(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クラッド硬貨等の異なる材質から成る３層構造の硬貨を識別する硬貨識別方法であって、励磁コイル及び反射検出コイルが前記検出対象硬貨に対して同一側にあり、かつ前記反射検出コイルは前記励磁コイルと同一のコアのほぼ中央部に設けた突起部に巻回されたコイル構成の渦電流損失検出型磁気センサで成り、少なくとも３種以上の複数周波数の合成で前記励磁コイルを励磁し、前記各周波数における硬貨有無時の前記反射検出コイルの出力差を硬貨無し時の出力で除算して減衰率を求め、それを前記各周波数ごとに予め決められた硬貨ごとの判定基準と比較することにより、前記硬貨の識別を行うようにしたことを特徴とする硬貨識別方法。
【請求項２】
クラッド硬貨等の異なる材質から成る３層構造の硬貨を識別する硬貨識別方法であって、励磁コイル及び反射検出コイルが検出対象硬貨に対して同一側にあり、かつ前記反射検出コイルは前記励磁コイルと同一のコアのほぼ中央部に設けた突起部に巻回されたコイル構成の渦電流損失検出型磁気センサで成り、少なくとも３種以上の複数周波数の合成で前記励磁コイルを励磁し、前記各周波数における硬貨有無時の前記反射検出コイルの出力差を硬貨無し時の出力で除算して減衰率を求め、前記各周波数における減衰率を特定周波数における減衰率により除算規格化して、それを前記各周波数ごとに予め決められた硬貨ごとの判定基準と比較することにより、前記硬貨の識別を行うようにしたことを特徴とする硬貨識別方法。
【請求項３】
前記励磁コイル及び反射検出コイルに対向して設けられた透過検出コイルの出力に基づいて更に前記硬貨の識別を行うようにした請求項１又は２に記載の硬貨識別方法。
【請求項４】
クラッド硬貨等の異なる材質から成る３層構造の硬貨を識別可能な硬貨識別装置であって、少なくとも３種以上の複数周波数の合成で励磁される励磁コイルと、前記励磁コイルと同一のコアのほぼ中央部に設けた突起部に巻回された反射検出コイルと、前記反射検出コイルの出力から前記複数周波数の成分を分離する分離手段と、前記分離手段で分離された前記複数周波数の成分により、前記各周波数における硬貨有無時の前記反射検出コイルの出力差を硬貨無し時の出力で除算して減衰率を求め、それを前記各周波数ごとに予め決められた硬貨ごとの判定基準と比較することにより前記硬貨の識別を行う識別手段とを具備したことを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項５】
クラッド硬貨等の異なる材質から成る３層構造の硬貨を識別可能な硬貨識別装置であって、少なくとも３種以上の複数周波数の合成で励磁される励磁コイルと、前記励磁コイルと同一のコアのほぼ中央部に設けた突起部に巻回された反射検出コイルと、前記反射検出コイルの出力から前記複数周波数の成分を分離する分離手段と、前記分離手段で分離された前記複数周波数の成分により、前記各周波数における硬貨有無時の前記反射検出コイルの出力差を硬貨無し時の出力で除算して減衰率を求め、前記各周波数における減衰率を特定周波数における減衰率により除算規格化して、それを前記各周波数ごとに予め決められた硬貨ごとの判定基準と比較することにより前記硬貨の識別を行う識別手段とを具備したことを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項６】
前記分離手段がバンドパスフィルタ、全波整流回路、ローパスフィルタ及びＡ／Ｄ変換器で構成され、前記識別手段がデジタル値で演算するようになっている請求項４又は５に記載の硬貨識別装置。
【請求項７】
クラッド硬貨等の異なる材質から成る３層構造の硬貨を識別可能な硬貨識別装置であって、少なくとも３種以上の複数周波数の合成で励磁される励磁コイルと、前記励磁コイルと同一の励磁コアのほぼ中央部に設けた突起部に巻回された反射検出コイルと、前記励磁コアに対向した検出コアに巻回された透過検出コイルと、前記反射検出コイルの出力から前記複数周波数の成分を分離する分離手段と、前記分離手段で分離された前記複数周波数の成分により、前記各周波数における硬貨有無時の前記反射検出コイルの出力差を硬貨無し時の出力で除算して減衰率を求め、それを前記各周波数ごとに予め決められた硬貨ごとの判定基準と比較すると共に、前記透過検出コイルの出力により前記硬貨の外形検出を行い、前記硬貨の識別を行う識別手段とを具備したことを特徴とする硬貨識別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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、硬貨の金種、真偽を確実に識別できるようにした非常に信頼性の高い硬貨識別方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術として、第２５６７６５４号特許掲載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１５に一例を示すようにアルミニウム（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。
【０００３】
【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。
【０００４】
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、どのような硬貨に対してもクラッド硬貨を確実に識別し得る非常に信頼性の高い硬貨識別方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はクラッド硬貨等の異なる材質から成る３層構造の硬貨を識別する硬貨識別方法に関し、本発明の上記目的は、励磁コイル及び反射検出コイルが検出対象硬貨に対して同一側にあり、かつ前記反射検出コイルは前記励磁コイルと同一のコアのほぼ中央部に設けた突起部に巻回されたコイル構成の渦電流損失検出型磁気センサで成り、少なくとも３種以上の複数周波数の合成で前記励磁コイルを励磁し、前記各周波数における硬貨有無時の前記反射検出コイルの出力差を硬貨無し時の出力で除算して減衰率を求め、或は更に前記各周波数における減衰率を特定周波数における減衰率により除算規格化して、それを前記各周波数ごとに予め決められた硬貨ごとの判定基準と比較することにより前記硬貨の識別を行うようにすることによって達成される。前記励磁コイル及び反射検出コイルに対向して設けられた透過検出コイルの出力に基づいて更に前記硬貨の識別を行うことによって、より効果的に達成される。
【０００６】
また、本発明はクラッド硬貨等の異なる材質から成る３層構造の硬貨を識別可能な硬貨識別装置に関し、本発明の上記目的は、少なくとも３種以上の複数周波数の合成で励磁される励磁コイルと、前記励磁コイルと同一のコアのほぼ中央部に設けた突起部に巻回された反射検出コイルと、前記反射検出コイルの出力から前記複数周波数の成分を分離する分離手段と、前記分離手段で分離された前記複数周波数の成分により、前記各周波数における硬貨有無時の前記反射検出コイルの出力差を硬貨無し時の出力で除算して減衰率を求め、或は更に前記各周波数における減衰率を周波数における特定減衰率により除算規格化して、それを前記各周波数ごとに予め決められた硬貨ごとの判定基準と比較することにより前記硬貨の識別を行う識別手段とを設けることによって達成され、前記分離手段をバンドパスフィルタ、全波整流回路、ローパスフィルタ及びＡ／Ｄ変換器で構成し、前記識別手段をデジタル値で演算することによって、より効果的に達成される。
【０００７】
更に、本発明の上記目的は、少なくとも３種以上の複数周波数の合成で励磁される励磁コイルと、前記励磁コイルと同一の励磁コアのほぼ中央部に設けた突起部に巻回された反射検出コイルと、前記励磁コアに対向した検出コアに巻回された透過検出コイルと、前記反射検出コイルの出力から前記複数周波数の成分を分離する分離手段と、前記分離手段で分離された前記複数周波数の成分により、前記各周波数における硬貨有無時の前記反射検出コイルの出力差を硬貨無し時の出力で除算して減衰率を求め、それを前記各周波数ごとに予め決められた硬貨ごとの判定基準と比較すると共に、前記透過検出コイルの出力により前記硬貨の外形検出を行い、前記硬貨の識別を行う識別手段とを設けることによって達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の磁気センサ１００の構造を模式的に示しており、図２に示すようなプレート状の検出コア１０に透過検出コイル１１が巻回され、透過検出コイル１１からは検出信号ＤＴ１が出力されるようになっている。また、図２に示すような上辺中央部２個所に切欠きを有するプレート状の励磁コア２０に励磁コイル２１が巻回されると共に、励磁コア２０の上辺中央部２個所の切欠きの間の突起部２２に反射検出コイル２３が巻回され、反射検出コイル２３から検出信号ＤＴ２が出力されるようになっている。磁気センサ１００の中央部には、検出対象硬貨が搬送されて通過する通路１が設けられ、励磁コイル２１と反射検出コイル２３とで渦電流損失型磁気センサを形成し、この検出を本発明では反射検出と称する。尚、励磁コイル２１は励磁電源３０で励磁され、透過検出コイル１１からは検出信号ＤＴ１が、反射検出コイル２３からは検出信号ＤＴ２が出力される。図３は検出コア１０に透過検出コイル１１が巻回されると共に、励磁コア２０に励磁コイル２１が、突起部２２に反射検出コイル２３がそれぞれ巻回された様子を示している。
【０００９】
また、図４はパーマロイのシールド板１２及び２４を検出コア１０及び励磁コア２０の外側に装着した様子を示しており、シールド板１２及び２４で外部磁気を遮断するようになっている。さらに、本発明の磁気センサ１００は、本出願人による特開平９−７３５６８号公報に示されるような手法で、図５に示すように一体型にモールド加工（３）して、上下センサ部の間に表面が耐摩耗材２で成る通路１を形成している。コの字形状にモールド加工されたセンサ下部には励磁コア２０（励磁コイル２１、反射検出コイル２３）が収納されており、モールド加工された直方体状のセンサ上部には検出コア１０(透過検出コイル１１)が収納されている。センサケースとしてはセラミック、ＰＰＳ樹脂等が用いられ、センサ下部とセンサ上部とは、例えばビスにより脱着可能になっている。図６は磁気センサ１００の硬貨検出状況を示しており、搬送ベルト４によって通路１を硬貨２００が通過するようにし、この通過中に硬貨２００の識別を行うようになっている。
【００１０】
図７は磁気センサ１００の励磁電源３０及び検出回路（反射検出）の一例を示している。励磁電源３０は発振周波数の異なる４個の発振器３１、３２、３３，３４を有し、各周波数（本例では２ＫＨｚ、１０ＫＨｚ、５０ＫＨｚ、２００ＫＨｚ）の出力を加算増幅器３５で加算増幅し、合成された励磁信号で駆動回路３６を介して磁気センサ１００の励磁コイル２１を励磁する。磁気センサ１００の反射検出コイル２３から出力される検出信号ＤＴ２は増幅器４０を介して４種のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）４１，４２，４３，４４に入力され、上記各周波数成分に分離される。そして、各周波数成分に分離された信号はそれぞれ全波整流回路（５１，５２，５３，５４）及びローパスフィルタ（ＬＰＦ）（６１，６２，６３，６４）を経て直流レベルにされ、更にＡ／Ｄ変換器（７１，７２，７３，７４）を経てデジタルの検出信号ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３，ＳＧ４として出力される。検出信号ＳＧ１，ＳＧ２，ＳＧ３，ＳＧ４は後述する動作の識別手段に入力され、硬貨の識別を行う。また、透過検出コイル１１からの検出信号ＤＴ１も識別手段に入力され、硬貨の外形（直径）を検出するのに利用されている。尚、本例では４種の周波数を使用しているが、３種であっても良く、その場合は２ＫＨｚ、１０ＫＨｚ、５０ＫＨｚとする。
【００１１】
上述のような構成において、その動作例を説明する。図８及び図９は励磁信号と検出信号の波形例を示しており、ここでは簡単のために２種の周波数で説明している。
【００１２】
図８は、複数周波数の合成による磁気センサ１００の励磁から検出信号の周波数成分分離までの処理を示すものであり、同図（Ａ）は低周波の励磁信号を示し、同図（Ｂ）は高周波の励磁信号を示している。これら複数の励磁信号が加算増幅器３５で合成され、駆動回路３６を介して磁気センサ１００の励磁コイル２１に印加される。従って、励磁コイル２１に印加される合成信号は、図８の（Ｃ）のようになる。そして、磁気センサ１００の反射検出コイル１１から出力される検出信号ＤＴ２は図８の（Ｄ）のようになり、励磁信号と対応した波形となっており、これがバンドパスフィルタ４１−４４に入力され、ここで例えば同図（Ｅ）のような低周波信号のみが、各バンドパス周波数に応じて抽出される。尚、ここでは２種類の周波数信号の合成及び分離を説明しているが、４種類の場合でも全く同様である。
【００１３】
一方、図９は、磁気センサ１００からの検出信号ＤＴ２を周波数分離した後の高周波信号の処理例を示しており、同図（Ｆ）、（Ｇ）、（Ｈ）は硬貨がない時（待機時）の波形例を示しており、同図（Ｉ）、（Ｊ）、（Ｋ）は硬貨がある時（検出時）の波形例を示している。そして、図９の（Ｆ）及び（Ｉ）はそれぞれバンドパスフィルタ（４１−４４）からの出力波形の例を示し、同図（Ｇ）及び（Ｊ）はそれぞれ全波整流回路（５１−５４）の出力波形の例を示し、同図（Ｈ）及び（Ｋ）はそれぞれローパスフィルタ（６１−６４）の出力波形の例を示している。図９の（Ｈ）及び（Ｋ）で示す出力信号は、Ａ／Ｄ変換器（７１−７４）でデジタルの検出信号（ＳＧ１−ＳＧ４）に変換されて、識別手段での硬貨識別に利用される。ここで、図９（Ｋ‘）は（Ｋ）の縦軸拡大図であるが、 待機時の出力信号レベルをａ、検出時の出力信号レベルの最低値をｂとした場合、硬貨による出力減衰（ａ−ｂ）を、待機時の出力信号レベルａにより規格化した値を減衰率（＝（ａ−ｂ）／ａ）と称し、硬貨識別の特徴量とする。識別手段はかかる規格化した値によって、硬貨の識別を行う。磁気センサ１００及び信号処理回路のばらつきにより出力信号レベルにもばらつきが生じるが、上記のように出力信号レベルａで規格化することにより信号のばらつきを吸収することができる。尚、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。
【００１４】
図１０は、モノメタル構造（単体構造）のＡｌ硬貨及びＣｕＮｉ硬貨と、バイメタル構造（クラッド構造）のＣｕＮｉ／Ａｌ／ＣｕＮｉの３層硬貨及びＡｌ／ＣｕＮｉ／Ａｌの３層硬貨との４種の構造の硬貨の反射検出（検出信号ＤＴ２）による減衰率の例を示している。硬貨の直径は２６ｍｍ、厚さは２ｍｍであり、クラッド構造の場合、表裏面層の厚さがそれぞれ０．５ｍｍ、中間層の厚さが１ｍｍである。図１０では実験的に６種類の周波数によるプロットを示しているが、識別装置では６種の周波数である必要はない。ここで、高周波では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、前述の４種の周波数（２ＫＨｚ、１０ＫＨｚ、５０ＫＨｚ、２００ＫＨｚ）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、前記４種の硬貨の識別を行うことができる。尚、減衰率が温度によって変化する場合は、特開平９−７３５６８号に記述されているように、励磁コイルの温度による電気抵抗変化を利用した温度検出により周囲温度を検出し、周囲温度に基づいて補正すれば良い。図１１は、図１０で示した4種の構造の硬貨の透過検出（検出信号ＤＴ１）による減衰率の例を示している。透過検出の場合、出力減衰率が層の順番に関係ないため、クラッド構造の前記２種の区別が不可能である。
【００１５】
また、第２層に強磁性体が挟持された硬貨の反射検出及び透過検出による減衰率の例を、それぞれ図１２及び図１３に示す。図１２では、第２層に強磁性体が挟持された場合、低周波域で出力が減衰せずに増加する（マイナスの領域に来る）ため、強磁性体であるということが分かる。図１３では、第２層に強磁性体が挟持された場合でも低周波域での出力が減衰するため（図でプラスの領域）、透過検出のみでは強磁性体であるということが分からない。。
【００１６】
以上のように、透過検出ではクラッド構造硬貨の層の順番の違いと強磁性体の検出ができないが、反射検出では可能になる。反射検出は、搬送時に硬貨の浮きが発生すると減衰率が減少するので、硬貨の浮きに対応するためには判定枠（スレッショルド）を広げなければならなが、これは識別の精度を低下させることになってしまう。精度を低下させることなく硬貨を識別するためには、各周波数における減衰率を任意の周波数での減衰率により除算した規格値で硬貨を識別すれば良い。さらに、上記のように離散的な周波数での識別ではなく、待機時に励磁周波数をスイープした場合の周波数毎の連続的な出力レベルを記憶しておき、硬貨を磁気センサ上で止めて励磁周波数をスイープして、検出した周波数毎の連続的な出力レベルと演算することにより、周波数毎の連続的な減衰率の波形を求め、この波形形状から識別を行うようにしても良い。
【００１７】
図１４は本発明に用いる磁気センサの変形例（１００Ａ）を示しており、硬貨搬送用のベルト４を通路１に容易に通して設置できるように、検出コアを２分割し、分割された２つのコアにそれぞれ透過検出コイル１１Ａ，１１Ｂを巻回している。
【００１８】
尚、以上の反射検出に、直径（外形）検出のための透過検出（例えば２００ＫＨｚでの減衰率）を組み合わせると、硬貨の識別精度がより向上する。また、信号を安定させるために、磁気センサにプリアンプを内蔵するようにしても良い。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の硬貨識別方法及び装置によれば、硬貨の材質のみならず、層構造まで検出できるため、硬貨の真偽識別能力が一層向上する。従って、クラッド硬貨に対しても確実に識別できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる磁気センサの一例を模式的に示す結線構造図である。
【図２】磁気センサに用いる検出コア及び励磁コアの一例を示す配置構造図である。
【図３】検出コア及び励磁コアへの透過検出コイル及び励磁コイル、反射検出コイルの巻回の様子を示す図である。
【図４】磁気センサに設けるシールド板の配置例を示す図である。
【図５】磁気センサの外観構成図である。
【図６】磁気センサでの硬貨識別の様子を示す状態図である。
【図７】本発明の硬貨識別装置の回路構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の動作例を示す波形図である。
【図９】本発明の動作例を示す波形図である。
【図１０】反射検出の特性例を示す図である。
【図１１】透過検出の特性例を示す図である。
【図１２】反射検出の特性例を示す図である。
【図１３】透過検出の特性例を示す図である。
【図１４】本発明の磁気センサの他の例を示す結線構造図である。
【図１５】クラッド硬貨の一例を示す外観図である。
【符号の説明】
１        通路
１０      検出コア
１１      透過検出コイル
２０      励磁コア
２１      励磁コイル
２３      反射検出コイル
１００、１００Ａ    磁気センサ
２００    硬貨
【図１】
0003839166.tif 000002
【図２】
0003839166.tif 000003
【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】
0003839166.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0003839166.tif 000013
【図１３】
0003839166.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003839166.tif 000016