(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属円板の両面を順次１枚ずつはさんで互いに対称な位置で前記金属円板の両面それぞれに対向する二つの磁気センサを配置して、これらの磁気センサを前記金属円板の両面に沿ってその金属円板に対して所定の移動方向に相対的に移動させることによって、前記金属円板の形状を判別する金属円板判別装置において、
前記磁気センサそれぞれが、
前記金属円板に対向して配置され前記所定の移動方向に沿って所定の間隔をあけて配列された二つの脚部と、前記二つの脚部の前記金属円板から離れた位置でこれら脚部を互いに磁気的に連結する連結部とを有し、前記二つの脚部が互いに異極性を構成する２脚コアと、
前記二つの脚部それぞれに巻き付けられた二つのコイルと、を有し、
当該金属円板判別装置が、
前記各コイルに交流電流を流す発振回路と、
前記金属円板の存在によって生じる前記二つの磁気センサのコイルのインピーダンスの変化の差に基づく信号を所定の基準値と比較して、前記金属円板を判定する信号処理手段と、を有し、
前記金属円板をはさんで対向する前記脚部同士が同極性となるように構成され、
前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面の互いに近接する内側部分の曲率半径が前記複数の金属円板のうち最小のものの半径以下であること、
を特徴とする金属円板判別装置。
【請求項２】
前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面の互いに近接しない外側部分の曲率半径が、前記複数の金属円板のうち最小のものの半径以下であること、を特徴とする請求項１に記載の金属円板判別装置。
【請求項３】
前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面が、円形であること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属円板判別装置。
【請求項４】
前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面が互いに近接する内側部分の曲率半径が、互いに近接しない外側部分の曲率半径よりも小さいこと、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属円板判別装置。
【請求項５】
前記二つの磁気センサの前記各コイルは全体が電気的に直列に接続され、
前記信号処理手段は、
前記二つの磁気センサのコイルのインピーダンスの変化の差に基づく信号を検出する検出回路と、
前記検出回路の出力を整流し、増幅し、フィルタリングする整流・増幅・フィルタリング回路と、
前記整流・増幅・フィルタリング回路の出力をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換回路と、
前記アナログ・ディジタル変換回路の出力を前記所定の基準値と比較して前記金属円板を判定する比較判定手段と、
を有すること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の金属円板判別装置。
【請求項６】
前記二つの磁気センサは前記金属円板をはさんで対向する前記脚部同士のそれぞれの距離が実質的に同じとなるように配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の金属円板判別装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硬貨などの金属円板の真偽および種類などを判別する判別装置に関し、特に、金属円板の表面形状やエッジに対する検出感度および精度を高めた判別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＰＯＳ（point of sales）レジシステムにおける硬貨釣銭機や自動販売機などには、投入された硬貨の真偽および種類を判別する硬貨判別装置が搭載されている。また、硬貨に限らず、たとえばゲームセンターなどで利用されているメダルなどの金属円板についても硬貨と同様な判別が必要なことがある。
【０００３】
硬貨釣銭機や自動販売機などで硬貨を判別するために使用されるセンサとして、コイルとコアを用いた磁気センサを用いることが主流である。磁気センサを複数種類用いて、硬貨の材質や外径や厚さなどを検出し、それらの情報に基づき判別を行なっている。磁気センサでは、コイルを励磁し、磁束を発生させ、硬貨が磁束内を通過する際にセンサ信号に現れる電気的特性の違いを用いて、判別を行なっている。
【０００４】
しかしながら、世界中の国々が多種多様な硬貨を発行しており、その中に形状が似ている硬貨が存在している。さらに、諸外国の硬貨を変造し、不正を試みる者もおり、このような背景から、硬貨の特徴をより高感度かつ高精度に検出することが求められている。
【０００５】
硬貨の特徴をより正確に把握するには、硬貨表面の模様などの細かい形状を検出する必要がある。これらのことから、特に硬貨の表面形状やエッジをより高感度かつ高精度に検出するセンサが求められている。
【０００６】
この要求に対して、例えば特許文献１に開示された装置が知られている。この装置では、２脚型磁気センサを、各脚の端面が硬貨通路の中央面と平行になるように、硬貨通路に沿って配置し、硬貨通路の反対側にも、硬貨通路をはさんで対称となる位置にセンサをもう１つ配置する。２脚型センサの各脚の端面は、長方形状であり、長方形の長辺が硬貨の進行方向と直交し、且つ長辺同士が所定の隙間を置いて平行となるに並ぶとともに、２脚から発生する磁束が異極性となるように、また硬貨通路をはさんで対向する磁極面間では同極性となるようにコイルを励磁する。これにより２脚間を磁束が環流し、長辺間を流れる主磁束の大きさに対して、それ以外から流れ出る漏洩磁束が無視できる大きさとなるように構成した硬貨識別装置である。
【特許文献１】特許第３８９１１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術には次のような問題があった。すなわち、２脚のコア端面形状を長方形にすることで、漏れ磁束を少なくするという効果はあるが、長辺の長さ分の磁束が流れるため、硬貨の表面形状を検出しようとした場合、長辺の長さ（幅）から発生する磁束が影響する範囲の表面形状の検出することになり、センサ出力としてはある範囲の形状を平均した出力となり、表面形状を高精度に検出することは難しい。
【０００８】
そこで本発明では、硬貨などの金属円板の表面形状を高感度かつ高精度に検出できるとともに、金属円板のエッジも検出できる金属円板判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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る金属円板判別装置は、複数の金属円板の両面を順次１枚ずつはさんで互いに対称な位置で前記金属円板の両面それぞれに対向する二つの磁気センサを配置して、これらの磁気センサを前記金属円板の両面に沿ってその金属円板に対して所定の移動方向に相対的に移動させることによって、前記金属円板の形状を判別する金属円板判別装置において、前記磁気センサそれぞれが、前記金属円板に対向して配置され前記所定の移動方向に沿って所定の間隔をあけて配列された二つの脚部と、前記二つの脚部の前記金属円板から離れた位置でこれら脚部を互いに磁気的に連結する連結部とを有し、前記二つの脚部が互いに異極性を構成する２脚コアと、前記二つの脚部それぞれに巻き付けられた二つのコイルと、を有し、当該金属円板判別装置が、前記各コイルに交流電流を流す発振回路と、前記金属円板の存在によって生じる前記二つの磁気センサのコイルのインピーダンスの変化の差に基づく信号を所定の基準値と比較して、前記金属円板を判定する信号処理手段と、を有し、前記金属円板をはさんで対向する前記脚部同士が同極性となるとなるように構成され、前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面の互いに近接する内側部分の曲率半径が前記複数の金属円板のうち最小のものの半径以下であること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、硬貨などの金属円板の表面形状を高感度かつ高精度に検出できるとともに、金属円板のエッジも感度良く検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に本発明に係る金属円板判別装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１２】
図１は本発明に係る金属円板判別装置の一実施の形態を示す斜視図、図２は図１の金属円板判別装置の平面図、図３は図２のIII−III線矢視縦断面図、図４は図２のIV矢視側面図、図５は図３のV−V線矢視底面図である。
【００１３】
本実施の形態に係る金属円板判別装置は、硬貨などの金属円板３を１枚ずつその面方向の進行方向１に直線的に移動させる円板通路２を有し、金属円板３が円板通路２を通過するときにその金属円板３をはさみ込む位置に第１の磁気センサ１０と第２の磁気センサ２０が配置されている。
【００１４】
第１の磁気センサ１０は、２脚コア１１と、コイル１６、１７を有する。２脚コア１１は、図３に示すように縦断面がコの字形であって、２本の脚部１２、１３と、これらを連結する連結部１８を有する。２本の脚部１２、１３は金属円板３の進行方向１に並べられ、各脚部１２、１３の端面１４、１５が金属円板３の一方の円板面４に対向するように配置されている。連結部１８は各脚部１２、１３の端面１４、１５から遠い側で脚部１２、１３同士を連結している。脚部１２、１３にはそれぞれのコイル１６、１７が巻き付けられている。各脚部１２、１３の端面１４、１５の磁極性は互いに逆になっている。
【００１５】
第２の磁気センサ２０は第１の磁気センサ１０と同様の形状・構成であって、金属円板３が通る面に対して対称に配置されている。すなわち、第２の磁気センサ２０は、２脚コア２１と、コイル２６、２７を有する。２脚コア２１は、２本の脚部２２、２３と、これらを連結する連結部２８を有する。２本の脚部２２、２３は金属円板３の進行方向１に並べられ、各脚部２２、２３の端面２４、２５が金属円板３の円板面４の反対側の円板面４ａに対向するように配置されている。連結部２８は各脚部２２、２３の端面２４、２５から遠い側で脚部２２、２３同士を連結している。脚部２２、２３にはそれぞれのコイル２６、２７が巻き付けられている。各脚部２２、２３の端面２４、２５の磁極性は互いに逆になっている。
【００１６】
金属円板３をはさんで互いに対向する二つの２脚コア１１、２１の脚部１２と脚部２２、脚部１３と脚部２３は互いに同極性となっている。
【００１７】
図５に示すように、第１の磁気センサ１０の脚部１２、１６の端面１４、１５は互いに同じ直径の円形である。第２の磁気センサ２０の脚部２２、２６の端面２４、２５も同様である（図示せず)。
【００１８】
図６は、本発明に係る金属円板判別装置の一実施の形態を示す回路図である。第１の磁気センサ１０および第２の磁気センサ２０のコイル１７、１６、２６、２７は、この順番で電気的に互いに直列に接続され、発振回路２００によって、所定の周波数で励磁駆動される。この金属円板判別装置では、金属円板３の表面形状を高精度に検出することを目的としているので、その発振周波数は、電磁界が金属円板３に浸透しない程度の周波数が望ましく、１００ｋＨｚ以上の周波数が望ましい。
【００１９】
円板通路２内の金属円板３が励磁されたコイル１６、１７、２６、２７に近づくと、金属円板３の内部に渦電流が発生する。その結果、金属円板３から各コイルに向かって反磁界が発生することでコイルから発生する磁界が妨げられ、コイルのインピーダンスが変化し、出力電圧の振幅や周波数などの電気的特性が変化する。この変化を検出するために、コイルの出力波形を検出回路２０１によって検出し、検出回路２０１の出力に対して整流・増幅・フィルタリング回路２０２によって整流・増幅・フィルタリングを行なう。整流・増幅・フィルタリング回路２０２の出力をＡＤ変換手段２０３によってディジタル信号とする。このディジタル信号に基づいて、比較判定手段２０４と設定された基準値により、金属円板の真偽および種類を判別するための情報が出力される。
【００２０】
この実施の形態では、図５に示すように、磁気センサ１０の脚部１２、１３の端面１４、１５は円形であって、それらの直径は、判別対象金属円板３のうち最小のものの直径以下である。このような構成とすることにより、二つの脚部１２、１３の間を流れる磁束４２が、図７に示すように、狭い範囲に集中し磁束密度を高めることになり、磁束４２の金属円板３への影響範囲も絞られる。その結果、金属円板３の表面形状を狭い範囲で感度良く検出できることになる。
【００２１】
特許文献１に開示された効果判別装置では、磁気センサの各脚部の端面形状を長方形にすることで、漏れ磁束が主磁束に対して無視できる大きさになるようにしており、これにより金属円板のエッジ形状を検出する感度を向上させることを目的としている。その方法によれば、エッジ形状の検出感度を高める効果を得る可能性はあるが、長方形状にすることで磁束が流れる幅を広くしている。磁気センサは、磁束が及ぼす範囲の平均値を出力として得るので、特許文献１のように磁束の幅を広げることは、表面形状のある広い範囲を平均化した出力しか得られないことを意味しており、表面形状の検出感度を低下させることになる。金属円板を判別するためには、金属円板の表面形状も感度良く検出することが望まれており、特許文献１に開示された技術ではこの課題を解決することは難しい。
【００２２】
ここで、磁気センサの脚形状を正方形、長方形、円形にした場合のセンサ出力の違いを表わす実験結果について説明する。
【００２３】
磁気センサの各脚部の端面１４、１５の形状を、長方形、正方形、円形にした場合の形状をそれぞれ、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。ただし、対になる二つの脚部の幅ｄは共通とする。
【００２４】
このときに、２種類の金属円板（硬貨）３を判別する実験を行なった。２種類の金属円板３は、材質と外形とエッジ厚さは互いに等しいものとし、表面の模様が異なるものとする。そして、上述の金属円板判定装置の円板通路２に上記２種類の金属円板３を通過させる。このときのセンサ出力の波形は、たとえば図９に示すように、金属円板３の表面の模様の相違に応じて、実線３０１と破線３０２のように異なった線として表わされる。センサ出力の差が大きいほど、金属円板の表面形状を感度良く検出できていることを示している。このとき、金属円板３の中心が磁気センサの中心を通過するときのセンサ出力（電圧）の差が最も大きくなる。
【００２５】
このセンサ出力の差が、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すセンサ形状の違いによって受ける影響を示すと図１０のようになる。図１０に示すように、磁気センサの脚部の形状により、円形＞正方形＞長方形の順で検出感度が高いことがわかる。これは、磁束密度を高めた円形状の方が、磁束幅が広い正方形や長方形に比べて、検出感度を高くすることができることを示す一例である。
【００２６】
図７からわかるように、本発明の実施の形態に係る金属円板判別装置に使用される磁気センサの脚部の端面形状としては、同じ磁気センサの二つの脚部の互いに近接する内側の端面の曲率半径が小さいものが好ましい。具体的には、同じ磁気センサの二つの脚部の互いに近接する内側の端面の曲率半径が、複数の金属円板３のうち最小のものの半径以下であることが好ましい。
【００２７】
そのような観点から、磁気センサの脚部の端面１４、１５の形状としては、円形のほかに、図１１に示すように互いに近接する内側に向かってとがった卵形、図１２に示すように互いに近接する内側に向かってとがった扇形、図１３に示すように互いに近接する内側に向かって細くなるテーパ形状などでもよい。
【００２８】
つぎに、磁気センサの脚部の二つの脚部１２、１３の端面１４、１５の互いに近接しない外側の形状に着目する。
【００２９】
端面１４、１５が、図５に示すように円形であってそれらの直径が判別対象金属円板３のうち最小径の金属円板３の直径以下であれば、各脚の端面１４、１５から流れる磁束がほとんど金属円板３に影響を与えることになり、漏れ磁束を減らすことができるので、磁気センサの検出感度を高めることができる。すなわち、たとえば端面１４、１５が長方形である場合、図１４に示すように、金属円板３の外縁と脚部の端面１４の外縁とがちょうど重なっているとき脚部の端面１４の角部が金属円板３の外側にはみ出すことから、金属円板３へ影響を及ぼさない漏れ磁束８１が発生する。
【００３０】
一方、脚部の端面１４が図５に示すような円形の場合、金属円板３の外縁と脚部の端面１４の外縁とがちょうど重なっているとき脚部の端面１４が金属円板３の外側にはみ出ない。そのため、金属円板３へ影響を及ぼす主磁束に対して、漏れ磁束は非常に小さくなり、検出感度が向上する。この状態が起こる位置関係から、特に、金属円板３のエッジを検出する際に検出感度が向上する効果があり、表面形状の検出感度向上と合わせて、大きな効果を得ることができる。
【００３１】
上記の実施の形態では、２脚コア１１の形状として、図３に示すコの字形としたが、２脚コア１１の形状としては、図１５に示すように、脚部１２、１３と連結部１８とが曲面で滑らかに連結されたＵ字形でもよい。また、図１６に示すように、連結部１８が脚部１２、１３の外側にはみ出した下駄のような形状でもよい。
【００３２】
なお、上記の実施形態では、磁気センサ１０、２０を固定して、その間に金属円板３を移動させることとしたが、金属円板３と磁気センサ１０、２０が互いに相対的に動けばよく、たとえば、金属円板３を静止させて磁気センサ１０、２０を移動させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る金属円板判別装置の一実施の形態を示す斜視図。
【図２】図１の金属円板判別装置の平面図。
【図３】図２のIII−III線矢視縦断面図。
【図４】図２のIV矢視側面図。
【図５】図３のV−V線矢視底面図。
【図６】本発明に係る金属円板判別装置の一実施の形態を示す回路図。
【図７】図５の底面図に磁力線を表示する底面図。
【図８】種々の磁気センサの脚部端部形状を示す底面図。
【図９】図１０のグラフを得るための具体的実験データの一例を示すグラフ。
【図１０】種々の磁気センサの脚部端部形状によるセンサ出力の差を示すグラフ。
【図１１】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの脚部の形状の一変形例を示す図であって、図５に相当する底面図。
【図１２】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの脚部の形状の他の変形例を示す図であって、図５に相当する底面図。
【図１３】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの脚部の形状のさらに他の変形例を示す図であって、図５に相当する底面図。
【図１４】金属円板判別装置の磁気センサの脚部端部が長方形の場合の金属円板の縁との関係を示す底面図。
【図１５】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの形状の一変形例を示す図であって、図３と同じ方向から見た縦断面図。
【図１６】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの形状の他の変形例を示す図であって、図３と同じ方向から見た縦断面図。
【符号の説明】
【００３４】
１  ：  進行方向
２  ：  円板通路
３  ：  金属円板
４、４ａ  ：  円板面
１０  ：  第１の磁気センサ
１１  ：  ２脚コア
１２、１３  ：  脚部
１４、１５  ：  端面
１６、１７  ：  コイル
１８  ：  連結部
２０  ：  第２の磁気センサ
２１  ：  ２脚コア
２２、２３  ：  脚部
２４、２５  ：  端面
２６、２７  ：  コイル
２８  ：  連結部
４２  ：  磁束
８１  ：  漏れ磁束
２００  ：  発振回路
２０１  ：  検出回路
２０２  ：  整流・増幅・フィルタリング回路
２０３  ：  ＡＤ変換手段
２０４  ：  比較判定手段
３０１、３０２  ：  センサ出力
【図１】
0005242205.tif 000002
【図２】
0005242205.tif 000003
【図３】
0005242205.tif 000004
【図４】
0005242205.tif 000005
【図５】
0005242205.tif 000006
【図６】
0005242205.tif 000007
【図７】
0005242205.tif 000008
【図８】
0005242205.tif 000009
【図９】
0005242205.tif 000010
【図１０】
0005242205.tif 000011
【図１１】
0005242205.tif 000012
【図１２】
0005242205.tif 000013
【図１３】
0005242205.tif 000014
【図１４】
0005242205.tif 000015
【図１５】
0005242205.tif 000016
【図１６】
0005242205.tif 000017