JP2000504862A - コイン直径測定 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 コイン直径測定回路は、発振周波数がコイルのインダクタンスとそれらの間の相互インダクタンスとに依存する発振器の帰還路に接続された一対のコイルを使用する。コイルは、コインがそれらの間を通過する時間の間、促進及び対抗配置間で切り換えられ、各配置時の発振周波数が測定され、それらの差が、コイルの相互インダクタンスの指示と、それからコインの直径とを提供するために決定される。好適には、直径は、コインが存在する場合とコインが存在しない場合に測定された相互インダクタンスの差によって決定される。

Description

【発明の詳細な説明】 コイン直径測定 本発明は、コイン直径の測定方法及び装置に関する。 本発明は、コイン検査装置に関して説明されるが、用語“コイン”は、あらゆ るコイン（有効であろうと贋物であろうと）、トークン、スラッグ、ワッシャー 、または他の金属性物体もしくはアイテムと、特に、コイン式デバイスもしくは システムを動作させようとする際に人が利用できるあらゆる金属製物体もしくは アイテムを意味するのに用いられていることに注意すべきである。“有効なコイ ン”は、本物のコイン、トークン、または同種のものと、特に、通貨システムの 本物のコインであって、それを使用してコイン式デバイスまたはシステムが動作 するためのものであり、かつ上記コイン式デバイスまたはシステムが価値のある アイテムとして選択的に収容して取り扱うための金種を有するコインとみなされ る。 コインの直径を測定するための知られている技術の１つは、発振出力周波数が コイルのインダクタンスに依存するように発振回路の一部として電磁コイルを使 用することを含む。コインをコイルに通過させて、変化する周波数が測定される 。これはコイン直径を表わす。なぜなら、周波数変化はインダクタンスの変化で 決定され、インダクタンスの変化はコイルとコイン間の重なり領域に依存してい るからである。有効な結果を得るためには、コイルを大きく、好適には、測定さ れるべき最大サイズの直径のコインより大きくすべきである。発振器の周波数は 、測定がコイン厚による影響を実質的に受けないように高くすべきである。 この技術による問題の１つは、測定が、正確に制御するのが困難な“リフトオ フ”、すなわちコイルとコインの間隔、によって影響を受けるだろうということ である。この影響を補償するために、コ インの反対側において第２のコイルを使用することが知られており、２つのコイ ルは発振回路において互いに接続されている。したがって、リフトオフが増大す ると、一方のコイルへのコインの影響が少なくなるが、他方のコイルへの影響が 強まる。 これは問題を改善するが、この技術を用いて非常に高い分解能の測定を達成す ることはまだできない。これは、主として、実際上測定量にノイズを付加するコ インの浮彫り加工に起因している。その結果、浮彫り加工は、直径測定が行われ るポイント（すなわち、コインがコイルを通過する時に生じる周波数変化のピー ク）におけるコインの方向に依存する、直径測定量への影響を引き起こすことが ある。通常、コイルの間隔は（厚さの異なるコインを考慮して）かなり大きくな っており、コインは一方のコイルに極めて接近して通過し、他方のコイルからは 遠く離れた間隔になる。この状態では、直径測定量は、同様に、コインのどちら の面が最も近いコイルに最も接近しているかによって決まる。 浮彫り加工の影響を避ける別の技術は、また２個のコイルを使用するが、この 場合には、一方のコイルが送信コイルを構成するように駆動され、他方のコイル は受信コイルとなる。コインはコイル間を通過する時、シールドとして作用し、 コイル間の結合、すなわち相互インダクタンス、が減少する。これが起こる度合 いは、コイン直径の関数となる。 しかしながら、送信センサにとって、コイン厚の影響を避けるのみならず、コ インが有効なシールドとして作用するのを確実にするためにも、非常に高い周波 数で駆動されることが必要である。コイン直径が増加すると、受信信号レベルが 減少するため、高周波の低レベル信号を検出することが必要となるが、これは実 際には達成するのが困難である。 本発明によれば、コインの直径を検出する方法であって、発振回路に接続され た一対のインダクタンスの間を、発振周波数がインダクタンスとそれらの間の相 互インダクタンスの値によって決まるよ うに、コインを通過させるステップと、助成配置と妨害配置間でインダクタンス を、コインがそれらの間を通過する間に切り換えるステップと、インダクタンス が促進及び対抗配置にあるうちに、発振周波数の差に依存する、直径を表わす測 定量を提供するステップとからなる方法が提供される。 また、本発明は、この技術にしたがって動作するように整えられた装置に拡張 する。 好適な実施例では、各インダクタンスは単一コイルである。しかしながら、適 当な誘導特性を有する何か適切な回路素子または回路素子の組み合わせ（印刷配 線トラックや多数の相互接続されたコイルなど）を使用することができ、したが って、用語“コイル”は、ここでは上記素子または組み合わせのいずれかを意味 するように用いられる。 以下にもっと詳細に述べられるように、促進及び対抗配置における周波数測定 量の差は、コインが存在する時のコイル間の相互インダクタンスを表わし（に実 質的に比例し）、相互インダクタンスはコイン直径に依存する。したがって、低 レベル信号の測定を要せずに直径測定量を得ることができる。 好適には、直径測定量は、コインがない時の相互インダクタンスと、コインが コイル間を通過する時の相互インダクタンスとの関係から得られる。好適には、 コインがコイル間を通過する時の相互インダクタンスが監視されて、その最小値 が直径測定量を得るために用いられ、コインがコイル間に完全に位置する時に測 定が行われるのを確実にする。 次に、本発明を実施した配置を例として添付図面を参照して説明する。 図１は、本発明によるコイン検査装置を概略的に示す。 図２は、検査装置の直径測定部の回路図である。 図１を参照すると、検査装置２は、６で示されるようなコインを挿入できる入 口４を備えている。コインは傾斜路８上に落下し、次 いで、１０で一般的に示される検出領域を通って傾斜路を転がり落ちる。センサ 領域１０は、コインの特性を測定してその有効性及び金種を決定するための１個 またそれ以上のセンサを含む。 図示の実施例は、コイン６が傾斜路を転がり落ちる時に、コインの面がコイル １２に接近して通過するように、傾斜路のそばに配置されたコイルの形で、比較 的小型のセンサ１２を含む。コイル１２は、両面のものにすることができる。す なわち、傾斜路の両側に分離したコイルとして、コインがそれらの間を通過する ようにしてもよい。このセンサは、例えば、厚さ検出のために用いることができ る。 別のセンサ１４は、両面コイル、すなわち、傾斜路８の両側に１つ１つが配置 されてコインがそれらの間を通過するように分離したコイル１４’及び１４”か らなる。 検査装置２は多金種検査装置であり、つまり、多数の異なる金種のコインの有 効性と金種を決定するために使用される。センサ１４のコイルは、検査装置２で 検査されることになる金種のなかで最大サイズのコインより大きくなっている。 センサ１４のコイルのいちばん下の部分は傾斜路８に接している。これらの特徴 は、コインでふさがれるコイル１４’及び１４”の重なり領域の割合が、異なる 金種で大いに変化することを意味する。これは、類似しているがわずかに異なる 直径のコインの識別を改善する。 センサ１２及び１４は検査回路１６に接続される。検査回路１６は、センサを 駆動し、センサからの信号を処理して、有効性及び金種を決定する。次いで、回 路１６は、適切な出力信号、例えば、傾斜路８の終わりに配置された受け入れ／ 排除ゲート２０の動作を制御することによりコイン６の最終行き先を決定するソ レノイド１８を駆動する信号を発生することができる。 検査回路の直径測定部２１は図２に示される。これは、インバータ２２（図示 の実施例では、これは、３つの個々の直列接続された集積回路インバータゲート で構成される）で構成された発振器から なる。インバータ２２の出力２４からその入力２６へ帰還路がある。この帰還路 は、抵抗２８と２つのコイル１４’及び１４”からなる直列回路を含む。抵抗２ ８及びコイル１４’の接続点と接地との間にはコンデンサ３０が接続されている 。入力２６と接地３２間にはコンデンサ３４が並列に接続されている。 したがって、この回路は、コイル１４’及び１４”間の相互インダクタンスの ほかに、コンデンサ３０及び３４の値と、コイル１４’及び１４”の誘導値で決 定される出力２４の周波数を有する簡単な発振器を構成する。この相互インダク タンスの値は、コイン６がコイル１４’及び１４”間を通過する時に変化し、そ の程度は、コイル１４’及び１４”間の重なり領域がコイン６でふさがれる大き さに依存する。発振器２２の出力２４は、図１に概略的に示されるように、カウ ンタ３６に送られる。カウンタ３６は、発振器２１の発振をカウントすることに より、その周波数を決定することができる。 発振器２１は、図２に示される配置において、コイル１４’及び１４”を対抗 配置に、つまり反対方向に駆動されるように、相互接続する２個のスイッチ３８ 及び４０を含む。スイッチ３８及び４０の同時操作によって、コイル１４”への 接続が反対になり、その結果、コイルは直列を促進するように接続され、すなわ ち、同一方向に駆動される。 コイル１４’及び１４”のインダクタンスがそれぞれＬ₁及びＬ₂であり、それ らの間の相互インダクタンスがＭであると仮定すると、コイルが直列促進配置に 接続された場合、総合インダクタンスＬＡは、 ＬＡ＝Ｌ₁＋Ｌ₂＋２Ｍ となる。 対抗配置に接続された場合は、総合インダクタンスＬＯは、 ＬＯ＝Ｌ₁＋Ｌ₂−２Ｍ となる。 促進配置における発振器２１の周期Ｐａは、 Ｐａ²＋＝４π²Ｃ（Ｌ₁＋Ｌ₂＋２Ｍ） で与えられる。 ここで、 １／Ｃ＝１／Ｃ１＋１／Ｃ２ である。 対抗配置では、周期Ｐｏは Ｐｏ²＝４π²Ｃ（Ｌ₁＋Ｌ₂−２Ｍ） で与えられる。 したがって、２つの配置における周期の差は、 Ｐａ²−Ｐｏ²＝４π²Ｃ（４Ｍ） つまり、 （Ｐａ＋Ｐｏ）（Ｐａ−Ｐｏ）＝４π²Ｃ（４Ｍ） で与えられる。 しかし、Ｌ₁＋Ｌ₂＞＞２Ｍであり、したがって、相互インダクタンスの異なる 値に対する（Ｐａ＋Ｐｏ）の変化は、（Ｐａ−Ｐｏ）の変化より比例的にずっと 小さくなる。 したがって、ｋ（Ｐａ−Ｐｏ）＝４π²Ｃ（４Ｍ）となる。 したがって、周期の差は、実質的に、コイル間の相互結合Ｍに比例する。 回路は次のように動作する。スイッチ３８及び４０は、コインがコイル１４’ 及び１４”間を通過するのに費やされる時間よりかなり短い時間間隔で同時に動 作する。この時間間隔は、例えば、約０．５ｍｓにすることができる。コイルが 促進配置に切り換えられるたびに、例えば５発振器サイクルの短時間の遅延が発 生して、発振器が安定になり、次いで、カウンタ３６がゼロからのカウントアッ プを開始させられる。コイルが対抗配置に切り換えられるたびに、カウンタ３６ がカウントダウンを開始させられる前に他の短時間の遅延が発生する。この時間 間隔の終わりに、カウンタ３６で達せられるカウントは相互インダクタンスＭを 表わし、この値はレジスタに 転送される。 コイル１４’及び１４”間にコインが存在しない場合、Ｍのアイドル値Ｍｉが この仕方で測定される。アイドル値は、コインが挿入される前、コインが挿入さ れた後及びコインがコイルに達する前、またはコインがコイルを離れた後（これ が好適な配置である）、測定することができる。コインがコイル間の場所に入り 始めた後、値Ｍは繰り返し測定される。コインがコイル間の領域をより大きくふ さぐにつれて、相互インダクタンスＭは減少する。コインがコイルを通過する間 に得られる最小値Ｍｍが決定される（これは、コインが完全にコイル１４’及び １４”の重なり領域内にある位置に対応する）。 次いで、直径測定量Ｄが次のとおり得られる。 Ｄ＝Ｍｉ−Ｍｍ 次いで、これは、測定量がコイン金種の特定タイプを表わしているか否かを決 定するために記憶されている値と比較される。 直径測定量を単純にＭｍに基づかせることが可能であるが、アイドル値Ｍｉを 考慮することによって、例えば温度変化等の結果として、コイル位置の変化に起 因する相互インダクタンスの変動の影響を避けることができる。 好適な実施例では、発振器２１の周波数は１０ｋＨｚを越えており、最小サイ ズのコインがコイル間を通過する時、少なくとも１５回の測定のための時間があ る。 この技術により、浮彫り加工に起因する“ノイズ”影響を避けると共に、“リ フトオフ”の影響を実質的に避けるかまたは軽減しながら、直径を測定すること ができる。 もし望むならば、コイル配置の切り換えは、検査されることになるコインの到 着の検出によって開始されるようにアレンジすることができる。 上記の実施例では、コイルは、促進または対抗配置のどちらでも直列に接続さ れる。かけがえとして、促進及び対抗並列配置間で切 り換えることができ、これは同様の結果を生じる。

【手続補正書】 【提出日】１９９９年８月６日（１９９９．８．６） 【補正内容】 （１）「請求の範囲」を別紙の通り訂正する。 （２）明細書第３ページ第１行の 「助成配置と妨害配置間で」を 「促進配置と対向配置間で」と訂正する。請求の範囲 １．コインの直径検査を行う方法であって、発振周波数が誘導子（インダクタン スコイル）の値とそれらの値の相互インダクタンスとに依存する発振回路に接続 された一対の前記誘導子間に前記コインを通過させるステップと、前記コインが それらの間を通過しているうちに前記誘導子を促進配置と対抗配置の間で切り換 えるステップと、前記誘導子が前記促進及び対抗配置で切り換わっている時に前 記発振器の周波数変化の程度に依存して直径指示測定量を提供するステップとか らなる方法。 ２．請求項１記載の方法において、前記直径指示測定量が前記それぞれの配置で の発振器サイクルの周期の差に由来する方法。 ３．請求項１又は２記載の方法において、前記誘導子が、前記対抗及び促進配置 の各々を採用するように、前記誘導子の配置を前記コインの通過中に複数回繰り 返し切り換えるステップを含む方法。 ４．いずれかの先行する請求項に記載の方法において、前記コインが前記誘導子 の間を通過する間に前記周波数の変化の最小値が生じたときに決定されるステッ プと、この時の前記発振器の周波数に基づいて前記直径指示測定量を発生するス テップとを含む方法。 ５．いずれかの先行する請求項に記載の方法において、前記直径指示測定量は（ ａ）前記誘導子間を前記コインが通過する間に前記誘導子の前記配置を切り換え た結果として生じた前記周波数変化の程度と、（ｂ）前記コインがない場合に前 記誘導子の前記配置を切り換えた結果として生じた前記周波数変化の程度との関 係に基づいている方法。 ６．いずれかの先行する請求項に記載の方法において、前記発振器の周波数は、 前記誘導子が前記それぞれの配置状態に接続されている各周期において前記発振 器サイクルをカウントすることにより測定される方法。 ７．請求項６記載の方法において、前記各周期における前記発振器の最初のサイ クルは無視される方法。 ８．請求項６又は７記載の方法において、前記周波数は、前記誘導子の一方の配 置状態において第１の方向にかつ他方の配置状態において反対の方向にカウント するように整えられた単一カウンタを使用して測定される方法。 ９．いずれかの先行する請求項に記載の方法において、前記誘導子は促進直列配 置と対抗直列配置との間で切り換えられる方法。 １０．請求項１乃至８のいずれかに記載の方法において、前記誘導子は促進並列 配置と対抗並列配置との間で切り換えられる方法。 １１．それらの間をコインが通過するように配置され、発振回路に接続された一 対の誘導子と、前記コインの通過中に前記誘導子の促進及び対抗配置間で切り換 える手段とからなり、いずれかの先行する請求項に記載の方法に従って動作する ように整えられているコイン直径測定回路。 １２．請求項１１記載の前記直径測定回路を備えたコイン検査装置。 １３．前記コインの直径検査を行う方法において、明細書に付随する図に関して 実質的に表現されている方法。 １４．明細書に付随する図に関して実質的に表現されているコインの直径測定回 路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. コインの直径を検出する方法であって、発振周波数がコイルのインダクタン スとそれらの間の相互インダクタンスとに依存する発振回路に接続された一対の コイル間をコインを通過させるステップと、コインがそれらの間を通過している うちにコイルを促進配置と対抗配置の間で切り換えるステップと、コイルが促進 及び対抗配置になっているうちに発振器の周波数の差に依存して直径指示測定量 を提供するステップとからなる方法。 2. 請求項１記載の方法において、コイルが、対抗及び促進配置の各々を採用す るように、コイルの配置をコインの通過中に複数回繰り返し切り換えるステップ を含む方法。 3. 請求項１または２記載の方法において、コインがコイル間を通過する時、周 波数差の最小値を決定するステップと、この最小値に基づいて直径を表わす測定 量を発生するステップとを含む方法。 4. いずれかの先行する請求項に記載の方法において、直径を表わす測定量は、 コインがコイル間を通過する時の周波数差と、コインがない時の周波数差との関 係に基づいている方法。 5. いずれかの先行する請求項に記載の方法において、発振器の周波数は、コイ ルがそれぞれの配置状態に接続される各周期において発振器サイクルをカウント することにより測定される方法。 6. 請求項５記載の方法において、各周期における発振器の最初のサイクルは無 視される方法。 7. 請求項５または６記載の方法において、周波数は、コイルの一方の配置状態 において第１の方向にかつ他方の配置状態において反対の方向にカウントするよ うに整えられた単一カウンタを使用して測定される方法。 8. いずれかの先行する請求項に記載の方法において、コイルは 促進直列配置と対抗直列配置との間で切り換えられる方法。 9. 請求項１乃至のいずれかに記載の方法において、コイルは促進並列配置と対 抗並列配置との間で切り換えられる方法。 10. それらの間をコインが通過するように配置され、発振回路に接続された一 対のコイルと、コインの通過時にコイルの促進及び対抗配置間で切り換える手段 とからなり、いずれかの先行する請求項に記載の方法に従って動作するように整 えられているコイン直径測定回路。 11. 請求項１０記載の直径測定回路を備えたコイン検査装置。