(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金属材料で成る金属片である硬貨を搬送する通路の摺動面側に配設された反射型検出センサ(40)、前記通路の一端部を挟持するように配設された第１の透過型検出センサ(20)及び前記通路の他端部を挟持するように配設された第２の透過型検出センサ(30)から成る金属片検出センサ(10)と、
前記金属片検出センサ(10)の出力に基づいて前記硬貨を識別する識別手段とを具備し、
複数の周波数の励磁信号が前記反射型検出センサ(40)の１次側コイル(42)、前記第１の透過型検出センサ(20)の１次側コイル(21)及び前記第２の透過型検出センサ(30)の１次側コイル(31)に供給され、前記反射型検出センサ(40)の２次側コイル(43)の出力、前記第１の透過型検出センサ(20)の２次側コイル(23)の出力及び前記第２の透過型検出センサ(30)の２次側コイル(33)の出力に基づき、前記識別手段が前記通路を通過する前記硬貨の識別を行う、複数材料で成る金属片の識別装置であって、
前記第１及び第２の透過型検出センサ(20,30)のコア(22,32)はそれぞれコの字状に形成されているとともに括弧状に対向して配設され、
前記反射型検出センサ(40)のコアは円筒型のポットコア(41)であり、該ポットコアの外周面には前記１次側コイル(42)、前記ポットコアの内周面には前記２次側コイル(43)がそれぞれ巻回されているとともに、前記第１及び第２の透過型検出センサ(20,30)の１次側コイル(21,31)の間に挟まれるように配設されており、さらに、
前記複数周波数の励磁信号が低周波、中周波及び高周波の合成信号であり、かつ、
前記反射型検出センサからの検出信号のうち、高周波励磁信号によるエッジ部の検出信号波形に変曲点がある場合に、前記硬貨がバイカラー硬貨であると判定することを特徴とする複数材料で成る金属片の識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数材料で成る金属片の識別装置に関し、特に硬貨分類機、硬貨入金機、硬貨包装機等の硬貨処理機に適し、複数材料で成る金属片であるクラッド硬貨やバイカラー硬貨を確実に識別できるようにした非常に信頼性の高い複数材料で成る金属片の識別装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属片である硬貨を識別する装置として、従来特許第２５６７６５４号公報に開示されているような硬貨識別装置がある。この硬貨識別装置は、高周波及び低周波で発振コイルを励磁し、受信コイルから出力される各周波数の出力減衰の和をとることにより、表面が同一材質のクラッド硬貨（バイメタル硬貨）と、単体構造硬貨とで異なる出力が得られることに基づいて硬貨の識別を行っている。ここで、クラッド硬貨とは図１８に示すように、例えばアルミニウム(Al)又は銅を心材とし、両表面に白銅(CuNi)を層設したような異なる材質による３層構造の硬貨のことであり、通常の白銅硬貨の出力と、表面のみ白銅であるクラッド硬貨の出力とでは信号の出力レベルが異なることを利用して識別するものである。
【０００３】
また、バイカラー硬貨は図１９に示すように、中心部のコア部１００の金属と周辺部のリング部１０１の金属とが異なる構造となっており、バイカラー硬貨を識別する有力な手段は存在していない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来装置では、クラッド硬貨を確実に識別することができない欠点がある。というのは、表面のみ白銅であるクラッド硬貨の出力レベルと同一の他種単一材硬貨も存在し得るからである。
【０００５】
また、従来はクラッド硬貨及びバイカラー硬貨といった複合材質構造を持った硬貨の識別を行い得るセンサや識別装置は存在しなかった。
【０００６】
本発明は上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、複数材料で成るクラッド硬貨や硬貨等の金属片を確実に識別し得る非常に信頼性の高い複数材料で成る金属片の識別装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は複数材料で成る金属片の識別装置に関しており、本発明の上記目的は、複数の金属材料で成る金属片である硬貨を搬送する通路の摺動面側に配設された反射型検出センサ(40)、前記通路の一端部を挟持するように配設された第１の透過型検出センサ(20)及び前記通路の他端部を挟持するように配設された第２の透過型検出センサ(30)から成る金属片検出センサ(10)と、前記金属片検出センサ(10)の出力に基づいて前記硬貨を識別する識別手段とを具備し、複数の周波数の励磁信号が前記反射型検出センサ(40)の１次側コイル(42)、前記第１の透過型検出センサ(20)の１次側コイル(21)及び前記第２の透過型検出センサ(30)の１次側コイル(31)に供給され、前記反射型検出センサ(40)の２次側コイル(43)の出力、前記第１の透過型検出センサ(20)の２次側コイル(23)の出力及び前記第２の透過型検出センサ(30)の２次側コイル(33)の出力に基づき、前記識別手段が前記通路を通過する前記硬貨の識別を行う、複数材料で成る金属片の識別装置であって、
前記第１及び第２の透過型検出センサ(20,30)のコア(22,32)はそれぞれコの字状に形成されているとともに括弧状に対向して配設され、前記反射型検出センサ(40)のコアは円筒型のポットコア(41)であり、該ポットコアの外周面には前記１次側コイル(42)、前記ポットコアの内周面には前記２次側コイル(43)がそれぞれ巻回されているとともに、前記第１及び第２の透過型検出センサ(20,30)の１次側コイル(21,31)の間に挟まれるように配設されており、さらに、前記複数周波数の励磁信号が低周波、中周波及び高周波の合成信号であり、かつ、前記反射型検出センサからの検出信号のうち、高周波励磁信号によるエッジ部の検出信号波形に変曲点がある場合に、前記硬貨がバイカラー硬貨であると判定することによって達成される。
【０００８】
さらに、本発明の上記目的は、複数の金属材料で成る金属片である硬貨を搬送する通路の摺動面側に配設された反射型検出センサと、前記通路の少なくとも一部を挟持するように配設された透過型検出センサとから成る金属片検出センサと、前記金属片検出センサの出力に基づいて前記硬貨を識別する識別手段とを具備し、
複数の周波数の励磁信号が前記反射型検出センサの１次側コイル及び前記透過型検出センサの１次側コイルに供給され、前記反射型検出センサの２次側コイルの出力及び前記透過型検出センサの２次側コイルの出力に基づき、前記識別手段が前記通路を通過する前記硬貨の識別を行う、複数材料で成る金属片の識別装置であって、
前記複数周波数の励磁信号が低周波、中周波及び高周波の合成信号であり、かつ、
前記反射型検出センサからの検出信号のうち、中周波励磁信号による検出信号によって前記硬貨の表面乃至中心付近の材質を識別することにより、前記硬貨がクラッド硬貨であるか否かを判定することによって達成される。
さらにまた、本発明の上記目的は、前記透過型検出センサを、前記通路の一端部を挟持するように配設された第１の透過型検出センサと前記通路の他端部を挟持するように配設された第２の透過型検出センサとに分けて配設することにより、効果的に達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明では、高周波数、中周波数及び低周波数の３周波数で金属片センサ（１次コイル）を励磁し、出力信号を処理して判別することにより、複数材料で成るクラッド硬貨やバイカラー硬貨等の金属片を確実に検出する識別装置を実現している。
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。本実施の形態では金属片として硬貨及び金属及び構造を硬貨と同一とした硬貨サンプルを、識別装置として硬貨識別装置をそれぞれ例に挙げて説明する。
【００１１】
図１は、本発明で使用する硬貨検出センサ１０の構造を一部断面斜視構造で示しており、図２はその断面構造図である。硬貨検出センサ１０は、上部に搬送ベルト（図示せず）の着脱用隙間を有するコの字状の形状になっており、中央部の矩形状空間底部が硬貨の通路１１を形成しており、外面には外部磁気遮断用のシールド板１２が層設されている。硬貨検出センサ１０は、通路１１の各一端部の挟持するように透過検出型で直方体形状のサイドセンサ２０及び３０が配設されると共に、通路１１の下方には反射検出型で円筒形状のセンタセンサ４０が配設されている。サイドセンサ２０及び３０は左右対称形であり、サイドセンサ２０は逆コの字状のサイドコア２２の上下に１次コイル２１及び２次コイル２３が巻回され、サイドセンサ３０はコの字状のサイドコア３２の上下に１次コイル３１及び２次コイル３３が巻回されている。また、センタセンサ４０は円筒型のポットコア４１を有し、ポットコア４１の外周面には１次コイル４２が巻回され、内周面には２次コイル４３が巻回され埋設されている。更に、温度センサ用のコイル（図示せず）が設けられている。
【００１２】
通路１１の材料としては、導電性セラミックス（導電性アルミナ、導電性ジルコニア）を耐摩耗板として使用している。
【００１３】
本発明では上記硬貨検出センサ１０に対して、図３に示す回路構成で励磁及び検出信号処理を行っている。即ち、発振器１からの方形波の発振信号を分周器２で低周波（４KHz）、中周波（１６KHz）、高周波（２５０KHz）に分周し、各周波数のバンドパスフィルタ（BPF）３Ｌ，３Ｍ，３Ｈを経て正弦波化し、加算器４で合成（加算）し、電流増幅器５を介して硬貨検出センサ１０の各１次側コイル２１、３２及び４２に印加する。即ち、低周波、中周波及び高周波の合成励磁信号を、電流増幅器５を介してサイドセンサ２０及び３０の１次コイル２１及び３１に供給すると共に、センタセンサ４０の１次コイル４２に供給する。
【００１４】
各２次側コイル２３、３３及び４３の出力をそれぞれ増幅器４４，４４Ｌ，４４Ｒを介して検出し、それぞれバンドパスフィルタ、全波整流回路及びローパスフィルタを経て反射４KHｚ信号Ｒ４Ｓ、反射16KHｚ信号Ｒ１６Ｓ、反射250KHｚ信号Ｒ２５０Ｓ、透過L4KHz信号ＴＬ４Ｓ、透過L16KHz信号ＴＬ１６Ｓ、透過L250KHz信号ＴＬ２５０Ｓ、透過R4KHz信号ＴＲ４Ｓ、透過R16KHz信号ＴＲ１６Ｓ、透過R250KHz信号ＴＲ２５０Ｓを得る。即ち、センタセンサ４０の２次コイル４３の出力は、増幅器４４を経てバンドパスフィルタ(BPF)４５１〜４５３でそれぞれ低周波、中周波、高周波に周波数分離され、更に全波整流回路４６１〜４６３及びローパスフィルタ(LPF)４７１〜４７３を経て反射4KHz信号Ｒ４Ｓ，反射16KHｚ信号Ｒ１６Ｓ，反射250KHｚ信号Ｒ２５０Ｓを得る。センタセンサ４０は、１次コイル４２と２次コイル４３とで渦電流損失型磁気センサを形成している。
【００１５】
また、サイドセンサ２０の２次コイル２３の出力は増幅器４４Ｌを経てバンドパスフィルタ(BPF)４５Ｌ１〜４５Ｌ３でそれぞれ低周波、中周波、高周波に周波数分離され、更に全波整流回路４６Ｌ１〜４６Ｌ３及びローパスフィルタ(LPF)４７Ｌ１〜４７Ｌ３を経て透過L4KHz信号ＴＬ４Ｓ，透過L16KHz信号ＴＬ１６Ｓ，透過L250KHz信号ＴＬ２５０Ｓを得る。サイドセンサ３０の２次コイル３３の出力は、増幅器４４Ｒを経てバンドパスフィルタ(BPF)４５Ｒ１〜４５Ｒ３でそれぞれ低周波、中周波、高周波に周波数分離され、更に全波整流回路４６Ｒ１〜４６Ｒ３及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）４７Ｒ１〜４７Ｒ３を経て透過R4KHz信号ＴＲ４Ｓ，透過R16KHz信号ＴＲ１６Ｓ，透過R250KHz信号ＴＲ２５０Ｓを得る。更に、温度センサの２次コイル出力が増幅器４８１、ＢＰＦ４８２、全波整流回路４８３及びＬＰＦ４８４を経て、温度モニタ信号ＴＨＳとして出力される。
【００１６】
反射4KHｚ信号Ｒ４Ｓ、反射16KHｚ信号Ｒ１６Ｓ、反射250KHｚ信号Ｒ２５０Ｓ、透過L4KHz信号ＴＬ４Ｓ、透過L16KHz信号ＴＬ１６Ｓ、透過L250KHz信号ＴＬ２５０Ｓ、透過R4KHz信号ＴＲ４Ｓ、透過R16KHz信号ＴＲ１６Ｓ、透過R250KHz信号ＴＲ２５０Ｓ及び温度モニタ信号ＴＨＳは、硬貨の識別を行う識別手段（図示せず）に入力され、処理及び判定が実行される。
【００１７】
なお、識別手段は、各特徴量を予め各硬貨毎に設けられた判定枠と比較して、硬貨の真偽等を識別するようになっている。高周波では材質による信号差は少ないが、表面層の材質により減衰率が決まり、低周波では中間層の材質にも影響を受けるため、各周波数での減衰率を予め決められた判定基準と比較することにより、硬貨の識別を行うことができる。また、本例では、硬貨はサイドセンサ２０側に片寄せされて搬送されるようになっている。
【００１８】
ここで、本発明の動作原理を説明すると次の様になる。反射型検出センサ、透過型検出センサ共、コイル間に入る媒体により磁束が変化するため、ここでは透過磁束について説明する。
【００１９】
図４に示す電界と電流の関係において、ｘが電流ｉの流れる方向であり、ｉ＝σＥより、電界Ｅはｘ成分だけを持つ。ここで、導電率σ＝１／ρである。電界Ｅの大きさは表面からの深さｚに依存し、成分ｘと直角方向の成分ｙに依存しない。次に、マクスウエルの方程式より、磁界をＥ（ｘ成分のみ）、磁束密度をＢ、磁界をＨ（ｙ成分のみ）、透磁率をμとしたとき、下記数１が成り立つ。
【００２０】
【数１】
0003908473.tif 000002
そして、磁束密度をＤ、誘電率をεとすると、下記数２が成り立つ。
【００２１】
【数２】
0003908473.tif 000003
そして、下記数３が成り立ち、ｉ＝σＥ，Ｄ＝εＥであるので、数３は数４となる。
【００２２】
【数３】
0003908473.tif 000004
【数４】
0003908473.tif 000005
よって、下記数５が成り立つ。
【００２３】
【数５】
0003908473.tif 000006
上記数１及び数５より磁界Ｈを消去し、電界Ｅの式とすると下記数６が成り立つ。
【００２４】
【数６】
0003908473.tif 000007
次に電界Ｅを消去し、磁界Ｈの式とすると下記数７が成り立つ。
【００２５】
【数７】
0003908473.tif 000008
ここで、Ｅ∝ｅｊωｔ（ただし、ω＝２πｆ）とおいて、下記数８と減衰振動の式となる。
【００２６】
【数８】
0003908473.tif 000009
一般的な非磁性金属の場合、ε≒ε０＝８．８５４２×１０−１２Ｆ／ｍであるので、σ＝１／ρ≒１／１０−８〜１０−７となり、εω／σ≒１０−１８程度である。また、ω２εμはωが非常に大きくならない限り、ｊωσμに比べ無視できるので，下記数９と表わすことができる。
【００２７】
【数９】
0003908473.tif 000010
これより、下記数１０となり、δは表皮効果の深さを示す。
【００２８】
【数１０】
0003908473.tif 000011
また、数１１となり、表面からｚ＝δの深さで、電界Ｅは１／ｅに減衰する。
【００２９】
【数１１】
0003908473.tif 000012
ここで、ｚ＝０において、Ｅ＝Ｅ０であるときＡ＝Ｅ０とおいて、上記数１１は数１２となる。
【００３０】
【数１２】
0003908473.tif 000013
そして、磁界Ｈは数２より、下記数１３である。
【００３１】
【数１３】
0003908473.tif 000014
これより、下記数１４となる。
【００３２】
【数１４】
0003908473.tif 000015
数１２及び数１４より、表面からの深さ(ｚ)により磁界Ｈ及び電界Ｅは減衰することが分る。減衰の度合は、励磁周波数ｆ(上式では角周波数ω＝２πｆ)が高くなるほど浅い位置で減衰する。
【００３３】
本発明の磁気センサはこの周波数の違いによって、表面部、断面全体だけでなく、内部材質に応じた信号が得られるものである。図５はその原理を模式的に示している。
【００３４】
次に、Fe, Niといった強磁性体が使用された場合を説明する。強磁性体を考える上で、磁束密度Ｂに着目すると下記数１５となる。
【００３５】
【数１５】
Ｂ＝μＨ＋Ｍ
ここで、Ｍは磁化の強さであり、χｍを磁化率とすると、Ｍ＝μ０χｍＨであるので、上記数１５は下記数１６となる。
【００３６】
【数１６】
Ｂ＝μ０Ｈ＋Ｍ＝μ０（１＋χｍ）Ｈ＝μＨ
ただし、透磁率μ＝μ０（１＋χｍ）である。
【００３７】
また、相対透磁率κは、κ＝μ／μ０＝１＋χｍである。そして、
１)反磁性体の場合は、χｍ＜０、μ＜μ０
２)非磁性体の場合は、χｍ＞０、μ＞μ０
３)強磁性体の場合は、χｍ＞１、μ＞μ０
となる。
【００３８】
ただし、強磁性体でもクロム鋼のようなものは、χｍ＞＞１、μ＞＞μ０であり、ωが大であってもμの影響は大きく、磁束は増加する。全く磁性を持たない媒体(反磁性)の場合、μ＜μ０であり(透磁率μより導電率σの影響が支配的となる)、磁化Ｍの影響がなく、磁界Ｈにより磁束密度が決まる。しかし、強磁性体の場合はμ＞μ０であり、透磁率μの影響が強いものとなる。磁束密度は磁化Ｍに支配される(Ｂ＝＞＞μ０Ｈ、よって、Ｂ≒Ｍ)。これにより、磁束の増加が起こり得ることになる。
【００３９】
一方センサ出力は下記数１７で表されるように、２次コイルに入る磁束によって決まることより、非磁性媒体を通過した磁束は減衰するのでセンサ出力は減少する。一方、強磁性媒体の場合は、磁束の増加が起こるのでセンサ出力が増加することが分る。
【００４０】
【数１７】
0003908473.tif 000016
識別手段において、センタセンサ４０からの反射4KHｚ信号Ｒ４Ｓは材質の検出に利用されると共に、硬貨断面材質及び磁性／非磁性の判別情報として利用され、反射１６KHｚ信号Ｒ１６Ｓは硬貨中間断面材質の検出に利用されると共に、硬貨表面から中心近辺までの材質の判別情報として利用される。つまり、反射16KHｚ信号Ｒ１６Ｓはクラッド硬貨の検出に利用される。反射250KHｚ信号Ｒ２５０Ｓは硬貨の表面材質及び構成の検出に利用されると共に、硬貨表面層材質の判別として利用され、リング／コア境界部の波形に特徴が現れる情報となる。つまり、反射250KHｚ信号Ｒ２５０Ｓはバイカラー硬貨の検出に利用される。また、サイドセンサ２０にかかり透過L4KHz信号ＴＬ４Ｓと透過R4KHz信号ＴＲ４Ｓは材質×厚さの情報として利用され、透過L250KHz信号ＴＬ２５０Ｓと透過R250KHz信号ＴＲ２５０Ｓは硬貨形状の検出に利用され、材質×厚さ×径の情報として利用される。本例では、透過L16KHz信号及び透過R16KHz信号は硬貨の検出には利用していない。
【００４１】
本発明による上記識別の関係を表にまとめると、下記表１のようになる。
【００４２】
【表１】
0003908473.tif 000017
図６に、反射信号の実際の検出信号を示す。特性曲線の上側より、反射4KHｚ信号、反射16KHｚ信号、反射250KHｚ信号を示している。
【００４３】
なお、本例では高周波数として２５０KHzを使用しているが、検出対象の非磁性材料の材質（AlとCuNi等）によって、信号出力の差異が小さい周波数帯で、磁性／非磁性材質による信号出力差異が小さい周波数帯であれば良く、数百KHz以上が好ましい。また、中周波数として１６KHZを使用しているが、検出対象の表面〜中心付近までの材質により信号出力差が現れる周波数帯であり、数十KHZオーダーの周波数帯である。低周波数として４KHzを使用しているが、検出対象全体の材質（導電率）により信号出力差が顕著に現れる周波数帯であれば良く、DC〜数KHzの周波数帯が好ましい。
【００４４】
本発明では、硬貨検出センサ１０上を通過する硬貨の中央部での各信号を特徴量とし、判別処理に用いる。トリガ方法は、通過センサ等が設置されている場合には、通過センサからの信号を基に大体の位置を検知し、硬貨中央部の検索を行う。また、通過センサを設けていない場合には、透過信号は材質（磁性／非磁性）に関係なく減衰し、高周波数ほど減衰量が大きく、片寄せ搬送ならば硬貨径に関係なく、片寄せ側コアに掛かる硬貨部は同じであることに基づき、透過L（片寄せ）の最小位置（減衰量最大位置）がほぼ硬貨中央部と考えられ、その位置での各信号値を各特徴量として良い。
【００４５】
次に、識別手段での識別動作を説明する。
【００４６】
先ず磁性／非磁性硬貨の判定であるが、磁性材料硬貨の信号特徴は、▲１▼反射低周波信号で磁束の増加があり、信号が増加する。▲２▼透過低周波信号では硬貨のエッジ部で磁束の収束を生じるので、波形に変曲が生じる。特徴として上記▲１▼の反射信号の増加が顕著に現れるため、この特徴を捉えることで磁性／非磁性硬貨の判定を行うことができる。図７（Ａ）はドイツ５Ｐｆ(Cu-Zn25 clad Fe)の反射4KHz信号Ｒ４Ｓであり、図７（Ｂ）はアメリカ１Ｃｔ(Cu-Zn5)の反射4KHz信号Ｒ４Ｓである。これから明らかなように、磁性材料である図７（Ａ）のドイツ５Ｐｆでは信号の増加（Ａ１部）であるのに対し、非磁性材料である図７（Ｂ）のアメリカ１Ｃｔでは信号の減少（Ａ２部）となり、信号の差異が分る。
【００４７】
次に、異なる金属板を積層したクラッド構造による信号の差異を説明すると、図８はAl均一硬貨サンプルの特性を示しており、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３はそれぞれAlのみの場合の４KHz,１６KHZ,２５０KHZの各反射信号を示している。図９はAl/CuZnNi/Alクラッド硬貨サンプルの特性を示しており、Ｂ４は表面層Al(厚み<0.5t)の特徴を表す反射250KHZ信号Ｒ２５０Ｓを示しており、Ｂ５は表面層Al(0.5t)+内層CuZnNi(<1.0t)の特徴を表す反射16KHZ信号Ｒ１６Ｓを示しており、Ｂ６はAl(1.0t)+CuZnNi(0.5t)＋Al(1.0t)と全層の特徴を表す反射4KHZ信号Ｒ４Ｓを示している。また、図１０はCuZnNi均一硬貨サンプルの特性を示しており、Ｂ７，Ｂ８，Ｂ９はそれぞれCuZnNiのみの場合の４KHz,１６KHZ,２５０KHZの各反射信号を示している。更に、図１１はCuZnNi/Al/CuZnNiクラッド硬貨サンプルの特性を示しており、Ｂ１０はCuZnNi(<0.5t)の表面層の特徴を表す反射250KHZ信号Ｒ２５０Ｓを示しており、Ｂ１１はCuZnNi(0.5t)+ Al(<1.0t)と表面層及び内層の特徴を表す反射16KHZ信号Ｒ１６Ｓを示しており、Ｂ１２はCuZnNi(0.5t)+Al(1.0t)+CuZnNi(0.5t)と全層の特徴を表す反射4KHZ信号Ｒ４Ｓを示している。
【００４８】
図１２は、図８〜図１１と同一のサンプルに対する静止状態での反射信号の周波数特性を示しており、Al均一硬貨サンプル、CuZnNi均一硬貨サンプル、Al/CuZnNi/Alクラッド硬貨サンプル、CuZnNi/Al/CuZnNiクラッド硬貨サンプルに高周波、中周波、低周波で励磁したときのセンタセンサ４０を用いて出力を測定し減衰率をグラフにしたものである。高周波領域では、表皮効果の影響で磁束は表面層しか入れず減衰率も大きい。低周波領域では表皮効果の影響が少ないため、磁束は硬貨を突き抜け減衰率は小さい。中周波領域では低周波と高周波の両領域の中間の減衰率となる。これら特性より下記のことが言える。
【００４９】
表面部（表面から０．５ｍｍ以下）では表面部材質が同じであれば、反射250KHz信号Ｒ２５０Ｓも同一（Ｂ３＝Ｂ４、Ｂ９＝Ｂ１０）であり、約６０〜７０ＫＨｚ以上の周波数で、反射信号における表面部深さ０．５ｍｍ程度までの材質の影響が大きい。表面〜芯部（表面から１．５ｍｍ以下程度）では、表面部材質が同じでも、芯部材質により反射16KHz信号Ｒ１６Ｓは異なり（Ｂ２≠Ｂ５，Ｂ８≠Ｂ１１）、表面、芯部材質が同じでも、各厚みにより反射16KHz信号Ｒ１６Ｓは異なる（Ｂ５≠Ｂ１１）。また、約３０〜６０ＫＨｚの周波数で反射信号は表面部深さ０．５ｍｍ＋αの材質の影響を受け始め、約１０〜３０ＫＨｚではセンサ側表面部と芯部の材質の影響が大きい。
【００５０】
一方、断面全体では、表面部材質が同じでも両表面部、芯部を合わせた材質の厚さが異なれば、反射4KHz信号Ｒ４Ｓは異なり（Ｂ１≠Ｂ６，Ｂ７≠Ｂ１２）、表面部材質が異なっても両表面部、芯部を合わせた材質の厚さが同じであれば、反射4KHz信号Ｒ４Ｓも同じである（Ｂ６＝Ｂ１２）。約６〜８ＫＨｚ以下の周波数で対象断面を磁束が貫通し、全体の材質を合わせたものの影響をうけている信号が反射信号として得られる。
【００５１】
次に、リング部及びコア部が別材質で構成されるバイカラー硬貨の判定を説明する。
【００５２】
バイカラー硬貨では、例えば反射250KHz信号は図１３に示すように、硬貨のエッジ部の信号に変曲点が生じ、その傾きが反転するか（図１３（Ａ））、傾きがゼロになるか（図１３（Ｂ））、傾きが緩やかになる（図１３（Ｃ））。硬貨がバイカラー構造でない場合は、図１３（Ｄ）に示す様に変曲点が生じない。かかる特性を利用して、バイカラー硬貨の判定を行う。図１４はバイカラー硬貨に対する反射信号の周波数特性であり、低周波においては、センタセンサの磁束の広がりがコア部のみでなくリング部に及ぶため、Ｃ部に示すような差が生じる。リング部の導電率がコア部材の導電率より低い場合には、減衰率はコア部材のみでできた硬貨サンプルよりも減衰率は小さい。例えばリング部がAlでコア部材がCuZnNiの場合（●）は、CuZnNiの均一硬貨サンプル（×）より減衰率が大きくなる。これは、CuZnNiよりAlの方が導電率が高いためである。
【００５３】
コア部の４ＫＨｚ信号はリング部材質の影響を受けるため、バイカラー硬貨サンプルと均一材質硬貨サンプルでは、図１５の左に示すように差異を生じ、変曲点Ｄ１がバイカラー金属境界部の特徴である。図１５（Ａ）はリング部がAlで、コア部がCuZnNiのバイカラー硬貨サンプルであり、同図（Ｂ）はCuZnNiの均一硬貨サンプルである。また、図１６（Ａ）はリング部がCuZnNiで、コア部が空隙となっている穴明き硬貨サンプルの特性であり、同図（Ｂ）はCuZnNiの均一硬貨サンプルの特性である。
【００５４】
更に、図１７に示すように、バイカラー・クラッド構造のコア部４ＫＨｚ信号もリング部材質の影響を受ける。この結果、クラッド硬貨検知用の１６ＫＨｚ信号は、リング部の影響がないと考えられる。図１７（Ａ）はリング部がAlで、コア部がCuZnNi/Ni/CuZnNiのバイカラー・クラッド硬貨サンプルであり、同図（Ｂ）はリング部がCuZnNiで、コア部がCuZnNi/Ni/CuZnNiのバイカラー・クラッド硬貨サンプルである。
【００５５】
なお、検出信号を安定させるために、硬貨検出センサにプリアンプを内蔵するようにしても良い。上述では１つの発振器の出力を分周して低周波、中周波及び高周波の励磁信号を得ているが、各周波数の発振器を個別に設けても良い。また、上述では硬貨について説明したが、他の複数金属で構成された金属片に対しても適用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上のように、本発明の金属片検出センサは従来の硬貨識別方式で用いられた硬貨全体と硬貨表面材質による特徴信号が得られる励磁周波数に加え、硬貨表面乃至中心近辺の材質による特徴信号の周波数を用いて検知しているので、クラッド硬貨の特徴である硬貨断面構造を推定することができる。バイカラー硬貨接合部での電気的な断続を表面電流の増減信号として捉えることで、バイカラー硬貨を判別できる。国内で流通している非磁性硬貨の場合、信号は減衰のみであるが、磁性硬貨の場合、信号は増加する。センサ信号処理において増加信号に対応することで、磁性貨、磁性を持つクラッド構造貨の材質判別が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用する硬貨検出センサの一例を示す一部断面斜視構造図である。
【図２】本発明で使用する硬貨検出センサの断面構造図である。
【図３】硬貨検出センサの励磁及び検出信号の処理系を示すブロック図である。
【図４】本発明の動作原理を説明するための図である。
【図５】本発明の動作原理を模式的に示す図である。
【図６】硬貨検出センサの検出信号の一例を示す特性図である。
【図７】硬貨の磁性／非磁性の特徴を示す特性図である。
【図８】  Al均一硬貨の特性を示す図である。
【図９】  Al/CuZnNi/Alクラッド硬貨の特性を示す図である。
【図１０】  CuZnNi均一硬貨の特性を示す図である。
【図１１】  CuZnNi/Al/CuZnNiクラッド硬貨の特性を示す図である。
【図１２】センタセンサ上でクラッド硬貨サンプルを静止させた状態での反射周波数特性例を示す図である。
【図１３】バイカラー硬貨の判定を説明するための図である。
【図１４】センタセンサ上でバイカラー硬貨を静止させた状態での反射信号周波数特性例を示す図である。
【図１５】バイカラー硬貨の判定に利用する特性例（左側バイカラー硬貨サンプル、右側均一硬貨サンプル）を示す図である。
【図１６】バイカラー硬貨の判定に利用する特性例（左側バイカラー硬貨サンプル、右側均一硬貨サンプル）を示す図である。
【図１７】バイカラー硬貨の判定に利用する特性例（左側バイカラー硬貨サンプル、右側均一硬貨サンプル）を示す図である。
【図１８】クラッド硬貨の構造を示す外観図である。
【図１９】バイカラー硬貨の構造を示す外観図である。
【符号の説明】
１        発振器
２        分周器
４        加算器
５        電流増幅器
１０      硬貨検出センサ
１１      通路
２０      サイドセンサ（透過型検出センサ）
２１      １次コイル
２２      サイドコア
２３      ２次コイル
３０      サイドセンサ（透過型検出センサ）
３１      １次コイル
３２      サイドコア
３３      ２次コイル
４０      センタセンサ（反射型検出センサ）
４１      ポットコア
４２      １次コイル
４３      ２次コイル
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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