JP2003248851A

JP2003248851A - 金属識別装置

Info

Publication number: JP2003248851A
Application number: JP2002046927A
Authority: JP
Inventors: Shogo Momose; 正吾百瀬
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2003-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】被検出金属体の温度特性に起因する変動誤差
を補正して精度よく識別する。【解決手段】磁気センサ２の近傍に被検出金属体７の
温度を検出する温度センサ３を備える。これにより、被
検出金属体７の材質データを変動のない状態に補正し、
出力帯域の重なりを除去しうることから、コイン等の被
検出金属体７を精度よく識別することが可能となる。温
度センサ３は、被検出金属体７の磁気センサ２により検
出される個所の温度を検出するように配置されているこ
とが好ましい。また、磁気センサ２と温度センサ３とは
一体構造であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属識別装置に関
する。さらに詳述すると、本発明は、磁気センサにより
得られた材質等の情報に基づきこの被検出金属体を識別
するようにした装置の識別能の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁性体コア、励磁コイルおよび検出コイ
ルを用い、磁束により金属体に生じる渦電流の違いを検
出してこの金属体を材質等を基に識別する金属識別装置
が、従来、例えばコインを識別する装置などとして用い
られている（特開平５−１５９１２７号公報、特開平５
−２０５１３３号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、識別対
象を金属体としている場合、例えばアルミニウム（比抵
抗：0.171μΩ、導体温度係数：0.00409）であれば導体
抵抗温度係数が−５℃〜５５℃の間で２３．６％変化す
ることからもわかるように、温度変化に伴い渦電流が大
きく変化してしまうという問題がある。このため、コイ
ン識別を例に実測値での各コインのセンサ出力を表した
図１０に示されているように、例えばゲームコインと１
円硬貨、１０円硬貨とを識別しようとしても、温度変化
に伴う出力帯域が一部重なり合うことから、これらを識
別するためのしきい値設定が困難な場合があるという問
題がある。あるいは、同じ材質のコインであっても温度
が異なれば識別不可能となるおそれもある。

【０００４】また、温度変化に伴う出力の変動レベルは
金種にかかわらずコイン出力値に対してほぼ５％程度の
変化であるが、実使用上で全世界の金種が４００種余り
あることを考慮すると、磁気センサで識別する場合にお
ける５％の変動レベルは影響が大きく、温度特性を何ら
かの形で補正しないとコインを細かに識別することが不
可能となってしまう。

【０００５】これに対し、従来、コインを恒温下に長時
間放置し、定常温度となったところで温度を測定し補正
するといった方法も提案されているが、例えば自動販売
機のように投入されたコインを短時間で正確に識別する
ことが要求される機器においてはこのような方法を採用
しえない。このような機器にあっては、コイン径などを
検出する別のセンサを組み合わせ、複数の検出データに
よりコイン識別を図る場合もあるが、高コスト化や機器
の大型化が問題となる。

【０００６】また、上述の公報には温度センサを備えた
コインセンサや硬貨選別装置が記載されているが、これ
らはいずれも装置の環境温度の変化を検出するものであ
り、被検出金属体それ自体の温度を検出しているわけで
はないので、温度変化に伴う誤差を生じやすい。例え
ば、ポケットや財布の中で温められていたコインは装置
の温度とも環境温度とも異なるため誤差を生じさせるお
それがある。また、センサ温度特性を代用したりセンサ
部に温度センサを付加しかつコインの温度はその温度と
仮定する技術も見受けられるが、温度変化に伴う誤差を
十分に補正するには至っていない。

【０００７】そこで、本発明は、被検出金属体の温度特
性に起因する変動誤差を補正して精度よく識別できるよ
うにした金属識別装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、磁気センサにより被検出金
属体の材質を検出する金属識別装置において、磁気セン
サの近傍に被検出金属体の温度を検出する温度センサを
備えてなることを特徴としている。この金属識別装置に
よれば、磁気センサで材質を検出する前あるいは後にお
いて温度センサにより当該被検出金属体の温度を検出す
ることができ、これにより、金属の温度特性に起因する
変動誤差を補正するための温度データを得ることができ
る。これによれば、被検出金属体の材質データを変動の
ない状態に補正し、出力帯域の重なりを除去しうること
から、コイン等の被検出金属体を精度よく識別すること
が可能となる。

【０００９】また、温度センサは、被検出金属体の磁気
センサにより検出される個所の温度を検出するように配
置されていることが好ましい。この場合、磁気センサに
よる検出個所と温度センサによる検出個所とが一致する
ことからより適正な補正値が得られ、被検出金属体をさ
らに精度よく識別することが可能となる。

【００１０】また、磁気センサと温度センサとの間隔
は、被検出金属体の幅よりも狭いことが好ましい。これ
により、磁気センサ、温度センサ共に、被検出金属体上
に存在する時に信号を読み取ることで信号処理上有利と
なる。

【００１１】また、磁気センサのコア形状を被検出金属
体の材質信号を効率よく捕捉する形状としていることが
好ましい。このような磁気センサと上述の温度センサと
を組み合わせることで、さらに高精度なコイン識別が可
能となる。

【００１２】また、磁気センサと温度センサとは一体構
造であることが好ましい。こうした場合、温度センサ
は、磁気センサに対し常に一定の相対位置において被検
出金属体の温度を検出することができる。

【００１３】さらに、このように一体構造とする場合に
おいて、温度センサにより、被検出金属体の温度と磁気
センサの温度とを検出し、かつ各々の検出温度に対し補
正することが好ましい。磁気センサにも少なからず温度
特性があることから、この磁気センサについても温度補
正をすることにより、さらに識別精度の向上を図ること
ができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
実施の形態の一例に基づいて詳細に説明する。

【００１５】図１〜図７に、本発明の一実施形態を示
す。本発明にかかる金属識別装置１は、磁気センサ２に
より被検出金属体７の材質を検出し、このデータに基づ
き当該被検出金属体７の種類や真偽等を識別する装置で
ある。以下では、本発明が自動販売機等のコイン識別装
置に適用され、被検出金属体たるコイン（以下、本実施
形態において「コイン７」と表す）を精度よく識別でき
るようにした実施形態を説明する。

【００１６】まず、図１〜図３に示す磁気センサ２の特
徴について説明する。この磁気センサ２はコ字形状（な
いしＣ字形状）であって２つの端面が対向するように突
起部８が形成されたコア６と、これら突起部８に巻回さ
れた励磁コイル４と、これら励磁コイル４とは逆側とな
るコア６の背の部分に巻回された検出コイル５とからな
り、コイン７が２つの突起部８の間を搬送される際の渦
電流を検出してこのコイン７の材質を検出する。また、
コイン搬送路が２つの端面の間を通過するように設けら
れている。コ字形の磁気センサ２は、変動幅がより少な
くなるように対称形状とされることが好ましい。本実施
形態の場合、上側半分と下側半部とが対称形状となって
いる。

【００１７】突起部８は、コ字形のコア６の端部から内
側に向け突出するように設けられ、磁束が一方の突起部
８から他方の突起部８へ飛びやすくなるようにしてい
る。また、突起部８は、コイン７の識別に有効な細い磁
束を形成できるようにスポット（点）状に形成され、端
面から発せられる磁束を集中させて高密度化し、電流効
率を向上させて高感度化をもたらしている。この場合、
一方の突起部８から対向する突起部８までギャップを飛
ぶ磁束をコイン７が横切った場合、コイン７の材質の変
化に関する挙動変化が大きくなり、材質に特化したデー
タを取り出しやすくなる。突起部８の径は最小コインで
ある１円硬貨よりも小さくすることが効果的である。ま
た、図２に示す端面間の開きｃは５ｍｍより小さくする
ことが好ましい。さらに、磁気センサ２の感磁部たるコ
ア端部の端面の幅（端面形状が矩形ならばその一辺、円
形ならば直径）ｂは、図３に示すように、コイン７上の
感磁部走行寸法ａの１／１０以下であることが好まし
い。より具体的には、例えば１円硬貨を識別対象の最小
コインとする場合、感磁部走行寸法ａ＝１５〜２０ｍｍ
程度、端面の幅ｂは１．５〜２．０ｍｍ程度かそれ以下
が好ましい。なお、突起部８の端面あるいは断面の形状
は例えば細長矩形であるが、高密度化した磁束を形成で
きれば特に限定されるものではない。

【００１８】また、各突起部８には励磁コイル４が巻回
されている。励磁コイル４の巻回位置はこの突起部８に
限らずコア６の他の箇所であってもよいが、このように
突起部８とした場合、突起部８を通過する磁束が制御し
やすくなる点で好ましい。特に、本実施形態のように突
起部８をスポット形状化した場合においては、突起部８
以外の部分における磁束漏れを減らし、磁束を集中化で
きるので励磁コイル４による磁束制御が行いやすくな
る。図１に示すように、励磁コイル４は磁気センサ励磁
回路１０に接続されている。

【００１９】さらに、コア６の突起部８とは逆側の背の
部分には検出コイル５が巻回されている。この検出コイ
ル５は図１に示すように磁気センサ検出回路１１に接続
されていて、コア６の背の部分を通過する磁束を検出し
てこの磁気センサ検出回路１１に信号を送る。

【００２０】また、磁気センサ励磁回路１０と磁気セン
サ検出回路１１の回路例を図４に示す。符号１４はＯＰ
アンプ等の増幅器、１５は検波器、１６はローパスフィ
ルタ（ＬＰＦ）を示している。励磁側において、単一の
交流電源１７によって励磁コイル４が駆動される。交流
電源１７は、常時一定の正弦波形を有する励磁信号を供
給し、この励磁信号に対応した磁束を励磁コイル４にお
いて形成している。図１に示すように、磁気センサ励磁
回路１０と磁気センサ検出回路１１はＣＰＵ１２と接続
され、このＣＰＵ１２により励磁動作あるいは検出動作
が制御される。

【００２１】さらに本実施形態の金属識別装置１におい
ては、温度センサ３が上述の磁気センサ２の近傍に設け
られている。温度センサ３は、金属識別装置１において
連続してあるいは単独で走行してくる個々のコイン７の
温度を検出・測定し、予め準備された温度テーブル値に
て磁気センサ２による出力値の温度差に起因する変動誤
差を補正するためのセンサであり、図１に示すように温
度検出回路１３を通じてＣＰＵ１２に接続されている。
ここで用いられる温度センサ３はコイン７の温度を検出
できるものであれば特に限定されることはないが、磁気
センサ２を通過するコイン７の温度を短時間で検出しう
るセンサ例えば赤外線温度センサ等であることが好まし
い。赤外線温度センサは、例えば図５〜図７に示すよう
に磁気センサ２の手前に配置され、走行するコイン７の
底面に赤外線を照射して個々のコイン７の温度を検出す
る。この場合、コイン７の温度を非接触で検出すること
が可能である。なお、図５〜図９においては、温度セン
サ３から赤外線が円錐状に照射される様子を示してい
る。

【００２２】また、この温度センサ３は、コイン７のう
ち磁気センサ２により検出される個所の温度を検出する
ように配置されていることが好ましい。こうした場合、
磁気センサ２による検出個所と温度センサ３による検出
個所とが一致することからより適正な補正値が得られ、
コイン７をさらに精度よく識別することが可能となる。
具体的には、図７に示すように、磁気センサ２のセンサ
感磁部と温度センサ３とが直線上に並ぶように配置され
ていればよい。

【００２３】ここで、一般に、コイン７が連続して投入
されると磁気センサ２と温度センサ３の出力が連続して
出てくるようになるが、磁気センサ２のピーク値はコイ
ン７の中央部またはその付近で得られることから、磁気
センサ２と温度センサ３の距離が離れ過ぎていると出力
がどのコイン７に対応しているのか判別し難くなる。こ
のような場合、磁気センサ２と温度センサ３を同一位置
に配置できれば最も望ましいが、構造上それができない
ので位置をずらすとしたら間隔は最小コイン７の幅より
も狭いことが望ましく、更には最小コイン７の半径より
も狭いことがより望ましい。本実施形態の場合、磁気セ
ンサ２と温度センサ３とは、磁気センサ２のセンサ感磁
部と温度センサ３との間隔が被検出金属体としてのコイ
ン７の幅よりも狭くなるように配置されている。こうし
た場合、磁気センサ２がピーク値を取るタイミングと温
度センサ３が温度を検出するタイミングとのずれが小さ
い範囲内に収まることから、磁気センサ２がピーク値を
得たとき、温度センサ３が同一コイン７の温度を検出で
きる。なお、コイン走行方向に対しセンサ２，３を横に
並べれば連続投入時でも時間軸に対しては同期がとれる
ので、その場合は最小コイン７の直径以下の配置とすれ
ば足りる。

【００２４】上述したように、本実施形態では磁気セン
サ２の傍に温度センサ３を設け、磁気センサ２により磁
気検出されるコイン７の温度を検出し、温度特性に起因
する誤差を補正するようにしていることから、例えばゲ
ームコインと１円硬貨、１０円硬貨のように従来ならば
一部重なり合っていた出力帯域を分離し、しきい値を設
けることが可能となる。これにより、金属識別能が向上
することから、これまで識別が困難であったコイン７も
精度よく識別することが可能である。具体例を挙げれ
ば、例えば従来ならば温度変化に伴う出力の変動レベル
はコイン出力値に対してほぼ５％程度であったものが、
約１／１０程度にまでの改善が見込まれ、−５℃〜５５
℃の５℃刻みの範囲内でほぼ０．０５％程度の精度を目
論むことが可能となる。

【００２５】さらに本実施形態では、コ字形のコア形
状、スポット状に形成された突起部８、突起部８に巻回
された励磁コイル４などを備えた磁気センサ２によりコ
イン７の材質信号を効率よく捕捉することが可能となっ
ており、このような磁気センサ２と温度センサ３とを組
み合わせたことで、さらに高精度なコイン識別を可能と
している。

【００２６】なお、上述の実施形態は本発明の好適な実
施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発
明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能で
ある。例えば、本実施形態では温度センサ３により個々
のコイン７の温度を検出して温度特性に基づく誤差を補
正するようにしたが、コイン７のみならず磁気センサ２
にも少なからず温度特性があるので、この磁気センサ２
についても温度補正をしてさらに識別精度の向上を図る
ことが好ましい。図８と図９に磁気センサ２についても
温度補正するようにした金属識別装置１を示す。この金
属識別装置１では、赤外線温度センサ３が、磁気センサ
（磁気式の材質センサ）２とモールド９等により一体構
造とされ、かつ、コイン７が投入されるまでの待機状態
においては磁気センサ２の一部（例えば図９において黒
丸で示す部分）に赤外線を照射して表面温度を検出する
一方、コイン７が投入されればこのコイン７に赤外線を
当てて当該コイン７の温度を検出するように設けられて
いる。したがってこの金属識別装置１は、磁気センサ２
の温度特性補正値を求め誤差を補正することによりコイ
ン識別の精度をさらに向上させることが可能である。な
お、材質ではなく径・厚み・凹凸等を基準として識別す
る場合であっても、コイン７の渦電流を利用する限り、
コイン７の温度特性の影響はあり、そのような組合せで
も効果が得られる。

【００２７】また、上述した実施形態では、温度センサ
３は、磁気センサ２がコイン７を検出する前に温度を検
出するよう磁気センサ２より手前に配置されていたが、
これとは逆に、磁気センサ２を通過した後のコイン７の
温度を検出するように配置されていても構わない。

【００２８】また、本実施形態では本発明にかかる金属
識別装置１をコイン識別装置に適用した好適な一例を示
したが、この金属識別装置１はこれに限らずコイン以外
の被検出金属体を識別する種々の場面で適用可能であ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１記載の金属識別装置によると、被検出金属体の温度を
検出する温度センサを備えたことから、被検出金属体の
温度特性に起因する変動特性を補正することが可能とな
る。したがって、例えば温度変化に伴い出力帯域が一部
重なり合っているような場合にも、これを補正し、しき
い値を設定して複数の被検出金属体を精度よく識別する
ことが可能となる。この場合、短時間のうちに材質と温
度とを検出して識別することが可能であることから、例
えば自動販売機のように投入されたコインを短時間で正
確に識別することが要求される機器において特に好適で
あり、この結果、従来のコイン径などを検出する別のセ
ンサが不要となることから、高コスト化や機器の大型化
などの問題を解消できる。また、装置温度や環境温度と
異なる被検出金属体の場合にあっても、温度誤差を十分
に補正することにより精度よく識別することが可能であ
る。

【００３０】請求項２記載の金属識別装置によると、磁
気センサによる検出個所と温度センサによる検出個所と
が一致することからより適正な補正値が得られ、被検出
金属体をさらに精度よく識別することが可能となる。

【００３１】請求項３記載の金属識別装置によると、磁
気センサと温度センサとの間隔を被検出金属体の幅より
も狭くしているので、例えば被検出金属体が連続して通
過するような場合にも、磁気センサがピーク値を取るタ
イミングと温度センサが温度を検出するタイミングとが
大きくずれるようなことがない。したがって、磁気セン
サ、温度センサ共に、被検出金属体上に存在する時に信
号を読み取ることが可能となり、信号処理上有利とな
る。

【００３２】請求項４記載の金属識別装置によると、磁
気センサのコア形状を被検出金属体の材質信号を効率よ
く捕捉する形状としていることから、このような磁気セ
ンサと温度センサとを組み合わせることでさらに高精度
なコイン識別が可能となる。

【００３３】請求項５記載の金属識別装置によると、磁
気センサと温度センサとを一体構造としたことから、磁
気センサに対し常に一定の相対位置において被検出金属
体の温度を検出することができ、被検出金属体を精度よ
く識別することが可能となる。また、モジュール化する
ことにより組み付けの容易化を図ることもできる。

【００３４】さらに、請求項６記載の金属識別装置によ
ると、磁気センサにも生じることのある温度誤差をも補
正できることから、さらに識別精度の向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金属識別装置の一実施形態を示す
側面からの概略構成図である。

【図２】磁気センサの構造を示す図である。

【図３】コア端部の端面の幅ｂと感磁部走行寸法ａの関
係を説明するための概略図である。

【図４】磁気センサ励磁回路と磁気センサ検出回路の一
例を示す図である。

【図５】磁気センサと温度センサの配置例を示す斜視図
である。

【図６】図５に示した配置例の平面図である。

【図７】図５に示した配置例の側面図である。

【図８】磁気センサと温度センサとを一体化した実施形
態を示す斜視図である。

【図９】図８の側面図である。

【図１０】コイン識別を例に実測値での各コインのセン
サ出力を表したグラフである。

【符号の説明】

１金属識別装置２磁気センサ３温度センサ６コア７コイン（被検出金属体）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気センサにより被検出金属体の材質を
検出する金属識別装置において、上記磁気センサの近傍
に上記被検出金属体の温度を検出する温度センサを備え
てなることを特徴とする金属識別装置。
【請求項２】上記温度センサは、上記被検出金属体の
上記磁気センサにより検出される個所の温度を検出する
ように配置されていることを特徴とする請求項１記載の
金属識別装置。
【請求項３】上記磁気センサと上記温度センサとの間
隔は、上記被検出金属体の幅よりも狭いことを特徴とす
る請求項１または２記載の金属識別装置。
【請求項４】上記磁気センサのコア形状を上記被検出
金属体の材質信号を効率よく捕捉する形状としているこ
とを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の金属
識別装置。
【請求項５】上記磁気センサと上記温度センサとが一
体構造であることを特徴とする請求項１から４のいずれ
かに記載の金属識別装置。
【請求項６】上記温度センサにより、上記被検出金属
体の温度と上記磁気センサの温度とを検出し、かつ各々
の検出温度に対し補正することを特徴とする請求項５記
載の金属識別装置。