JP2001133209A - 金属面識別センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成で、凹凸形状部分１１ｂに対す
る、より忠実な識別機能を得ることを可能とする。 【解決手段】 検出用磁極部１２を、被検出金属体１１
の識別面１１ａにおける凹凸形状１１ｂに沿って相対移
動させる一方、参照用磁極部１３を、上記識別面１１ａ
とは異なる参照面１３ａと常時略一定の対向配置関係を
維持するように配置し、上記検出用磁極部１２における
検出出力の変動分、すなわち被検出金属体１１の識別面
１１ａにおける凹凸形状１１ｂに沿った検出出力を忠実
に抽出するように構成したもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検出金属体の識
別面における凹凸形状を検出するようにした金属面識別
センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コインの真偽などのように被検
出金属体を識別するための金属面識別センサが、自動販
売機やＡＴＭ等の各種装置において広く採用されてい
る。その金属面識別センサの基本構造としては、被検出
金属体の外径や材質を識別する渦電流損失検知型磁気セ
ンサを用いたもの、被検出金属体の重量を識別する重量
センサを用いたもの、或いは被検出金属体の表面の模様
等を識別する光学的センサを用いたものなど、従来から
種々のものが提案されている。

【０００３】一方、より簡易な構造で高精度な識別を可
能とした金属面識別センサとして、例えば特開昭５３−
４２９８５号公報に記載されているように、磁束変化を
利用した装置も提案されている。この装置では、図９に
示されているように、一対の検出用磁極部１，２が、凹
凸形状を有する被検出金属体３の識別面３ａと対向しつ
つ相対移動するように配置されていて、上記各検出用磁
極部１，２には、検出コイル４，５がそれぞれ巻回され
ている。また、上記一対の検出用磁極部１，２の間部分
に配置された補助磁極部６には、励磁コイル７が巻回さ
れていて、その励磁コイル７への通電によって前記各検
出用磁極部１，２に所定の磁束φ１，φ２が形成される
と、それらの各磁束φ１，φ２に対応した検出信号が上
記各検出コイル４，５からそれぞれ出力されるようにな
っている。

【０００４】このとき、上記被検出金属体３の識別面３
ａには、上述した各磁束φ１，φ２に基づいて渦電流が
発生し、それらの渦電流が磁束φ１，φ２を制限するよ
うに作用するが、その渦電流は、上記被検出金属体３の
表面である識別面３ａと、両検出用磁極部１，２との対
向隙間の大きさに対応している。つまり、上記被検出金
属体３の識別面３ａが平坦面である場合には、上記両検
出用磁極部１，２の双方が、共に識別面３ａと同一の対
向隙間となっているため、上述した渦電流による磁束φ
１，φ２の制限量も同一となり、両検出コイル４，５か
らは同一大きさの出力信号が得られる。従って、この場
合においては、上記両検出コイル４，５による差動出力
が０状態に維持される。

【０００５】一方、上記被検出金属体３の識別面３ａが
凹凸形状に変化している場合には、相対移動させると、
上記識別面３ａの凹凸形状に対応して、検出用磁極部
１，２と識別面３ａとの対向隙間の寸法が連続的に減少
・拡大するように変化し、その対向隙間量の変化に伴っ
て識別面３ａに生じる渦電流も変化する。より具体的に
は、図９中の右側に先行する検出用磁極部１が、識別面
３ａの凸形状部分３ｂに対向した状態となっているとき
には、検出用磁極部１との対向隙間が狭くなって渦電流
が大きくなり、その分、検出コイル４からの出力が低下
することとなる。一方、図示左側の後行の検出用磁極部
２では、識別面３ａとの対向隙間が広い状態となってい
ることから、渦電流は小さく、検出コイル５は大きい出
力となる。その結果、上記両検出コイル４，５からの差
動出力は増大し、例えば図１０に示されているような凸
部Ａを含む出力波形が得られ、これによって、上記被検
出金属体３の識別面３ａに凸形状部分３ｂが存在するこ
とが検出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来装置では、簡易な構成で確実な検出出力が得ら
れるという利点はあるものの、検出出力の波形形状が、
実際の凹凸形状に対して以下のように相違する場合があ
る。

【０００７】例えば、上述した図９に示されているよう
に、被検出金属体３の識別面３ａに存在する凸形状部分
３ｂの頂部が、長い平坦面を有している場合において
は、図９中の右側に先行する検出用磁極部１と、図示左
側の後行の検出用磁極部２との双方が、共に上記凸部３
ｂの平坦面と対面するように位置したときに、上記両検
出用磁極部１，２における対向隙間の寸法が双方同じに
なってしまう。その結果、金属面識別センサの全体とし
ては凸形状部分３ｂに存在しているにもかかわらず、両
検出コイル４，５の差動出力が発生しなくなってしま
い、図１０のＢに示されているように差動出力が０レベ
ルとなって、凸形状部分３ｂの検出が行われなくなる。

【０００８】さらに、図１１に示されているように、被
検出金属体３の識別面３ａにおける凹凸形状が、両検出
用磁極部１，２の間の配置ピッチＰ１と同一のピッチＰ
１で連続している場合にあっては、図示右側の先行する
検出用磁極部１と、図示左側の後行の検出用磁極部２と
の双方における対向隙間が、常時、同一の寸法に維持さ
れることとなることから、両検出コイル４，５の差動出
力が得られなくなってしまい、その結果、差動出力は常
時０レベルとなって、凹凸形状を全く検出できなくなる
ことがある。

【０００９】さらにまた、図１２に示されているよう
に、被検出金属体３の平坦面状の識別面３ａ中に、略半
球状の凸部３ｃが一箇所単独で存在している場合には、
図示右側の先行する検出用磁極部１と、図示左側の後行
の検出用磁極部２とが、一箇所の凸部３ｃに対して順次
二回にわたって対向するように移動していく。そのた
め、両検出用磁極部１，２における対向隙間の変化が、
上記一箇所の凸部３ｃに対して二回行われることとな
り、金属面識別センサが一箇所の凸部３ｃに差し掛かっ
ているにもかかわらず、両検出コイル４，５の差動出力
は、図１３に示されているように、凸部Ｃと、凹部Ｄと
が連続するような波形となってしまうことがある。

【００１０】そこで本発明は、簡易な構成を維持しつ
つ、被検出金属体の識別面における凹凸形状を、より忠
実に識別することができるようにした金属面識別センサ
を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の金属面識別センサでは、凹凸形状を有
する被検出金属体の識別面と対向しながら相対移動する
ように配置され、当該被検出金属体の識別面との対向隙
間が、前記相対移動とともに前記凹凸形状に従って変動
する検出用磁極部と、上記識別面とは異なる参照面と対
向するように配置され、当該参照面との対向位置関係
が、前記識別面と検出用磁極部との相対移動にかかわら
ず略一定に維持される参照用磁極部と、これら検出用磁
極部及び参照用磁極部にそれぞれ巻回されて磁束を生成
する励磁用コイルと、上記検出用磁極部及び参照用磁極
部にそれぞれ巻回されて前記磁束を検出し、その検出出
力に基づいて前記被検出金属体の識別面における凹凸形
状を検出する検出用コイルとを備えている。

【００１２】また、請求項２記載の金属面識別センサで
は、前記請求項１記載の検出用磁極部は、前記被検出金
属体の識別面に対し検出用空隙部を介して対向配置され
ているとともに、当該検出用空隙部の隙間寸法が、前記
相対移動とともに前記凹凸形状に対応して変動するよう
に構成されている一方、前記参照用磁極部は、平坦面か
らなる参照面に対し参照用空隙部を介して対向配置され
ているとともに、当該参照用空隙部の隙間寸法が、前記
相対移動にかかわらず略一定に維持されるように構成さ
れている。

【００１３】さらに、請求項３記載の金属面識別センサ
では、前記請求項１記載の参照面は、前記識別面を有す
る被検出金属体と略同一の比抵抗値を有する別個の基準
金属体に設けられている。

【００１４】さらにまた、請求項４記載の金属面識別セ
ンサでは、前記請求項１記載の検出用磁極部及び参照用
磁極部は、一体のコア体の一部をそれぞれ構成するよう
に、互いに異なる方向に突出する形状に形成されている
とともに、それら検出用磁極部及び参照用磁極部にそれ
ぞれ巻回された各検出用コイルからの検出出力どうしの
差動出力に基づいて、前記被検出金属体の識別面におけ
る凹凸形状を検出するようにしている。

【００１５】また、請求項５記載の金属面識別センサで
は、前記請求項４記載のコア体は、検出用磁極部と参照
用磁極部とが互いに反対方向に向かって突出する平面略
π型の形状を備えている。

【００１６】さらに、請求項６記載の金属面識別センサ
では、前記請求項１記載の検出用コイルには、前記識別
面及び参照面のそれぞれにおいて発生する渦電流に起因
した磁束の変化どうしを比較することによって、上記識
別面の凹凸形状を検出する検出回路が付設されている。

【００１７】このような各構成を有する金属面識別セン
サでは、検出用磁極部が、被検出金属体の識別面におけ
る凹凸形状に沿って相対移動することから、当該検出用
磁極部における検出出力は、上記識別面の凹凸形状に従
って変動する。一方、参照用磁極部は、上記識別面と異
なる参照面と略一定の対向配置関係を維持することか
ら、一定の検出出力状態となっている。従って、上記検
出用磁極部における検出出力の変動分が忠実に抽出され
ることとなり、被検出金属体の識別面における凹凸形状
に沿った検出出力が忠実に得られるようになっている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。まず、図１に示された実施形
態にかかる金属面識別センサ１０は、５００円硬貨等の
ような各種コイン１１を被検出金属体とし、その表裏い
ずれかの識別面１１ａに形成された模様等を代表例とし
て示した凹凸形状部分１１ｂを検出するように構成され
たものであって、上記被検出金属体としてのコイン１１
側に対向する一対の検出用磁極部１２，１２を備えてい
るとともに、その検出用磁極部１２，１２と反対側に向
かって突出する一対の参照用磁極部１３，１３を有して
いる。

【００１９】これら検出用磁極部１２と参照用磁極部１
３とは、平面略π型形状に形成された一体のコア体によ
り構成されていて、当該検出用磁極部１２及び参照用磁
極部１３の各基部１２ａ，１３ａの双方に跨るようにし
て、励磁コイル１４が共通に巻回されている。上記励磁
コイル１４には、図２に示された交流電源２１から、常
時、一定の正弦波形を有する励磁信号が供給されてお
り、その励磁信号に対応した磁束φ２，φ１が、上記検
出用磁極部１２及び参照用磁極部１３にそれぞれ形成さ
れるようになっている。また、上記検出用磁極部１２及
び参照用磁極部１３の各基部１２ａ，１３ａには、検出
コイル１５，１６がそれぞれ巻回されている。

【００２０】このとき、上記検出用磁極部１２は、コイ
ン１１の識別面１１ａに対して、検出用空隙部Ｓ１を介
して対向するように配置されており、図示矢印方向にコ
イン１１が平行移動したときに、当該コイン１１の識別
面１１ａに形成された模様等の凹凸形状に従って、上記
凹凸形状部分１１ｂを含む識別面１１ａに対する前記検
出用空隙部Ｓ１の隙間寸法も変化する。一方、検出用磁
極部１２に発生している磁束φ２の影響によってコイン
１１の識別面１１ａには渦電流が生じるが、その渦電流
の大きさは、凹凸形状部分１１ｂを含む識別面１１ａが
通過するときの上述した検出用空隙部Ｓ１の隙間寸法変
化に従って増減する。

【００２１】つまり、検出用磁極部１２が、コイン１１
の凸形状部分１１ｂに対向したときには、上記検出用空
隙部Ｓ１の隙間寸法が小さくなるため、上述した渦電流
値が増大することとなって磁束φ２は低下し、その分、
上記検出コイル１５からの出力も低下する。それとは逆
に、検出用磁極部１２がコイン１１の凹形状部分に対向
することによって、検出用空隙部Ｓ１の隙間寸法が大き
くなると、上述した渦電流値は小さくなることから、磁
束φ２は増大し、その分、検出コイル１５からの出力も
増大する。このように、上記検出用磁極部１２に設けら
れた検出コイル１５からの出力は、コイン１１の識別面
１１ａにおける模様等の凹凸形状に完全に対応するよう
に変化する。

【００２２】一方、上記参照用磁極部１３は、前記被検
出金属体としてのコイン１１とは別個に形成・配置され
た基準金属体１７の参照用検出面１７ａに対して、隙間
寸法が一定に保持された参照用空隙部Ｓ２を介して対向
するように配置されている。より具体的には、上記基準
金属体１７は、前記参照用磁極部１３に対して固定した
関係となるようにコア側に取り付けられているととも
に、当該基準金属体１７に設けられた参照用検出面１７
ａが平坦面状に形成されている。その結果、上述したよ
うに、図示矢印方向にコイン１１が相対的に平行移動し
たときにおいても、上記参照用空隙部Ｓ２の隙間寸法は
一定に維持されるようになっている。このときの上記基
準金属体１７の材質としては、コイン１１と比抵抗がほ
ぼ同一となる材料、具体的には５００円硬貨に対して
は、銅、白銅等の金属体が選択されている。

【００２３】このように、上記コイン１１の移動にかか
わらず、参照用磁極部１３における参照用空隙部Ｓ２
は、常時一定に維持されるため、当該参照用磁極部１３
による磁束φ１によって基準金属体１７に生じる渦電流
も一定状態となっている。従って、上記参照用磁極部１
３における磁束φ１が常に一定状態に維持されることと
なり、参照用磁極部１３側の検出コイル１６からの出力
も、常時一定に維持される。

【００２４】一方、図２に示されているように、上述し
たような検出用磁極部１２側の検出コイル１５からの出
力、及び参照用磁極部１３側の検出コイル１６からの出
力は、それぞれ検波器２２，２３、及びローパスフィル
ター２４，２５を通して差動増幅器２６に入力され、当
該差動増幅器２６から差動出力を得るように構成されて
いる。

【００２５】このような実施形態における金属面識別セ
ンサ１０では、検出用磁極部１２が、被検出金属体とし
てのコイン１１の識別面１１ａにおける凹凸形状に沿っ
て相対移動することから、当該検出用磁極部１２におけ
る検出出力は、上記識別面１１ａの凹凸形状に従って変
動する。一方、参照用磁極部１３は、上記識別面１１ａ
と異なる参照面１７ａと略一定の対向配置関係を維持す
ることから、一定の検出出力状態となっている。従っ
て、上記検出用磁極部１２における検出出力の変動分
が、上述した差動増幅器２６から忠実に抽出されること
となり、図３に示されているように、コイン１１の識別
面１１ａにおける凹凸形状に沿った検出出力が忠実に得
られるようになっている。

【００２６】このような忠実で正確な検出動作は、被検
出金属体としてのコイン１１の凹凸形状の状態にかかわ
らず同様に行われる。例えば、図４に示されている場合
のように、コイン１１の識別面１１ａに形成された凸形
状部分１１ｃに長い平坦面が存在している場合や、図６
に示されている場合のように、コイン１１の識別面１１
ａに、両検出用磁極部１２，１２どうしの間の配置ピッ
チと同一ピッチで凹凸形状部分１１ｄが連続している場
合（図１１中の符号Ｐ１参照）であっても同様である。

【００２７】つまり、いずれの場合であっても、検出用
磁極部１２側の検出コイル１５からの出力は、コイン１
１の識別面１１ａにおける模様等の凹凸形状に完全に対
応するように変化する一方、参照用磁極部１３は、常
時、上記コイン１１の識別面１１ａとは異なる基準金属
体１７の参照面１７ａと略一定の対向配置関係を維持す
ることから、当該参照用磁極部１３側の検出コイル１６
からの出力は、一定状態に維持される。従って、上述し
た差動増幅器２６から得られる差動出力は、図４に対応
する図５、及び図６に対応する図７にそれぞれ示されて
いるように、コイン１１の識別面１１ａにおける凹凸形
状に完全に対応した波形形状を有するように正確に得ら
れる。

【００２８】以上、本発明者によってなされた発明の実
施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変形可能であるというのはいうまでもない。

【００２９】例えば、上述した実施形態では、５００円
硬貨等のコインを被検出金属体として本発明を適用した
ものであるが、コインに限らずメダルなどのような他の
凹凸面を有する多種多様な被検出金属体に対しても本発
明は同様に適用することができる。

【００３０】また、金属面識別センサの検出回路として
は、図８に示されているように、差動増幅器２６の後段
側に対して検波器２２及びローパスフィルター２４を配
置したものや、図示は省略したが、差動増幅器の前段側
に検波器を配置し、かつ上記差動増幅器の後段側にロー
パスフィルターを配置したものなどであっても、同様に
採用することができる。さらに、検出回路を構成するも
のであれば、上述した実施形態のような差動を検出する
もの以外であっても同様に採用することができる。ま
た、これらの各回路構成については、Ａ／Ｄ変換器を用
いたディジタル回路により同様に構成することができ
る。

【００３１】さらにまた、上述した実施形態では、コイ
ン側を移動させているが、金属面識別センサ側を移動さ
せるように構成することも可能である。また、検出用磁
極部及び参照用磁極部は、被検出金属体及び基準金属体
に対して接触させて配置することも可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上述べたように、本発明にかかる金属
面識別センサは、検出用磁極部を、被検出金属体の識別
面における凹凸形状に沿って相対移動させる一方、参照
用磁極部を、上記識別面とは異なる参照面と常時略一定
の対向配置関係を維持するように配置し、上記検出用磁
極部における検出出力の変動分、すなわち被検出金属体
の識別面における凹凸形状に沿った検出出力を忠実に抽
出するように構成したものであるから、簡易な構成で、
凹凸形状部分に対する、より正確な識別機能を得ること
ができ、金属面識別センサの性能を向上させつつ生産性
を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態にかかる金属面識別センサ
の要部構造を拡大して表した側面説明図である。

【図２】図１に示された金属面識別センサに付設された
検出回路の一例を表したブロック図である。

【図３】図１及び図２に示された金属面識別センサによ
る差動出力を表した線図である。

【図４】被検出金属体を他の形状とした場合における金
属面識別センサの要部構造を拡大して表した側面説明図
である。

【図５】図４に示された金属面識別センサによる差動出
力を表した線図である。

【図６】被検出金属体を更に他の形状とした場合におけ
る金属面識別センサの要部構造を拡大して表した側面説
明図である。

【図７】図６に示された金属面識別センサによる差動出
力を表した線図である。

【図８】金属面識別センサに付設された検出回路の他の
例を表したブロック図である。

【図９】従来の金属面識別センサの要部構造を拡大して
表した側面説明図である。

【図１０】図９に示された従来の金属面識別センサによ
る差動出力を表した線図である。

【図１１】被検出金属体を他の形状とした場合における
従来の金属面識別センサの要部構造を拡大して表した側
面説明図である。

【図１２】被検出金属体を更に他の形状とした場合にお
ける従来の金属面識別センサの要部構造を拡大して表し
た側面説明図である。

【図１３】図１２に示された従来の金属面識別センサに
よる差動出力を表した線図である。

【符号の説明】

１０ 金属面識別センサ １１ コイン（被検出金属体） １１ａ 識別面 １１ｂ 凹凸形状部分 １２ 検出用磁極部 １３ 参照用磁極部 １４ 励磁コイル １５，１６ 検出コイル １７ 基準金属体 １７ａ 参照用検出面 ２１ 交流電源 ２２，２３ 検波器 ２４，２５ ローパスフィルター ２６ 差動増幅器 Ｓ１ 検出用空隙部 Ｓ２ 参照用空隙部 φ２，φ１ 磁束

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０７Ｄ 5/08 １０４ Ｇ０７Ｄ 5/08 １０４ Ｆターム(参考） 2F063 AA15 BA30 BB05 BC06 BD05 BD06 DA01 DA05 DA22 GA08 GA41 LA06 LA11 LA19 LA23 2F077 FF31 2G053 AA21 AA22 AB21 BB03 BC02 BC14 CA03 DA01 DA06 DB01 DB23 2G055 AA01 BA09 FA07 3E002 AA04 BC06 CA06 EA01 EA05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 凹凸形状を有する被検出金属体の識別面
   と対向しながら相対移動するように配置され、当該被検
   出金属体の識別面との対向隙間が、前記相対移動ととも
   に前記凹凸形状に従って変動する検出用磁極部と、 上記識別面とは異なる参照面と対向するように配置さ
   れ、当該参照面との対向位置関係が、前記識別面と検出
   用磁極部との相対移動にかかわらず略一定に維持される
   参照用磁極部と、 これら検出用磁極部及び参照用磁極部にそれぞれ巻回さ
   れて磁束を生成する励磁用コイルと、 上記検出用磁極部及び参照用磁極部にそれぞれ巻回され
   て前記磁束を検出し、その検出出力に基づいて前記被検
   出金属体の識別面における凹凸形状を検出する検出用コ
   イルと、を備えたことを特徴とする金属面識別センサ。
2. 【請求項２】 前記検出用磁極部は、前記被検出金属体
   の識別面に対し検出用空隙部を介して対向配置されてい
   るとともに、当該検出用空隙部の隙間寸法が、前記相対
   移動とともに前記凹凸形状に対応して変動するように構
   成されている一方、 前記参照用磁極部は、平坦面からなる参照面に対し参照
   用空隙部を介して対向配置されているとともに、当該参
   照用空隙部の隙間寸法が、前記相対移動にかかわらず略
   一定に維持されるように構成されていることを特徴とす
   る請求項１記載の金属面識別センサ。
3. 【請求項３】 前記参照面は、前記識別面を有する被検
   出金属体と略同一の比抵抗値を有する別個の基準金属体
   に設けられていることを特徴とする請求項１記載の金属
   面識別センサ。
4. 【請求項４】 前記検出用磁極部及び参照用磁極部は、
   一体のコア体の一部をそれぞれ構成するように、互いに
   異なる方向に突出する形状に形成されているとともに、 それら検出用磁極部及び参照用磁極部にそれぞれ巻回さ
   れた各検出用コイルからの検出出力の差動出力に基づい
   て、前記被検出金属体の識別面における凹凸形状を検出
   するようにしたことを特徴とする請求項１記載の金属面
   識別センサ。
5. 【請求項５】 前記コア体は、検出用磁極部と参照用磁
   極部とが互いに反対方向に向かって突出する平面略π型
   の形状を備えていることを特徴とする請求項４記載の金
   属面識別センサ。
6. 【請求項６】 前記検出用コイルには、前記識別面及び
   参照面のそれぞれにおいて発生する渦電流に起因した磁
   束の変化どうしを比較することによって、上記識別面の
   凹凸形状を検出する検出回路が付設されていることを特
   徴とする請求項１記載の金属面識別センサ。