JP2004013371A - コイン識別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コインの材質、形状、表面の微細な凹凸模様に基づくコイン固有の信号を、瞬時に且つ正確に検出してコインの種別や真偽を高精度に識別することができるコイン識別装置を提供するものである。
【解決手段】被識別物である硬貨２が通過するコイン通過部３と、このコイン通過部３に対向して、硬貨２の侵入側に配置され、渦電流を硬貨表面に発生させる永久磁石４と、この永久磁石４の硬貨排出側に隣接し、コイン通過部３に対向して設けられた磁気インピーダンスセンサ５と、このセンサ５のインピーダンス変化を検出する検出回路６と、この検出回路６に接続され、この検出データと基準データを比較して硬貨２の種別を判定する判定回路７とからなるものである。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は硬貨や遊戯用コインなどのコインを識別するセンサ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコイン識別装置は、硬貨の大きさや重量、及び厚みを計測して、その種類毎に識別すると共に、真偽の選別を行っている。この方法は、最も一般的な安価な方法であるが、表面形状を判別できないため偽造硬貨による詐欺を受けや易く、特に自動販売機等の無人販売設備においては、旧５００円硬貨と類似の外国硬貨の重量を同じに変造した偽造硬貨による詐欺事件が多発した。このため、自動販売機で旧５００円硬貨の使用を停止する対策が採られたり、新たな５００円硬貨が発行されるなど大きな社会問題にまで発展した。
【０００３】
またコイルを利用した硬貨の材質判別による方法などの電磁気的な手段を併用するなどの対策が採られているが、材質判別は日本における硬貨が１円を除いてはすべて銅系の合金であることから、簡便で瞬時に判別することが難かしく、根本的な解決策がなかった。
【０００４】
一方、硬貨の表面形状を識別する方法は、硬貨の加工が非常に高精度で、その偽造が難しいことから、真偽の判別に非常に有効である。しかしながら、自動販売機などで使用する場合、投入口から投入された硬貨が移動している状態で、その表面の微細な凹凸模様を判別することが難しかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記問題を改善するため、コインの材質、形状、表面の微細な凹凸模様などに基づくコイン固有の信号を、瞬時に且つ正確に検出してコインの種別や真偽を高精度に識別することができるコイン識別装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載のコイン識別装置は、被識別物であるコインが通過するコイン通過部と、このコイン通過部に対向して、コインの侵入側に配置され、渦電流をコイン表面に発生させる磁石と、この磁石のコイン排出側に隣接し、コイン通過部に対向して設けられた磁気インピーダンスセンサと、このセンサのインピーダンス変化を検出する検出回路と、この検出回路に接続され、この検出データと基準データを比較してコインの種別を判定する判定回路とからなることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の請求項２記載のコイン識別装置は、磁気インピーダンスセンサが、コイン通過部に対向する部分を除いて磁気遮蔽体で囲まれていることを特徴とするものである。請求項３記載のコイン識別装置は、磁石が永久磁石または電磁石で形成されていることを特徴とするものである。
【０００８】
請求項４記載のコイン識別装置は、コイン通過部が、コインを転動させながら通過する傾斜面で構成されていることを特徴とするものである。請求項５記載のコイン識別装置は、コイン通過部が、コインを搬送するベルトコンベアで形成されていることを特徴とするものである。請求項６記載のコイン識別装置は、コイン通過部が、コインを落下させるコイン落下筒で形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
更に請求項７記載のコイン識別装置は、被識別物であるコインに対向して配置され、時間変化する磁場を発生させてコイン表面に渦電流を発生させる電磁石と、この電磁石に隣接し、コインに対向して設けられた磁気インピーダンスセンサと、このセンサのインピーダンス変化を検出する検出回路と、この検出回路に接続され、この検出データと基準データを比較してコインの種別を判定する判定回路とからなることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図１ないし図３を参照して詳細に説明する。図１はコイン識別装置１を示すもので、被識別物である硬貨２が通過するコイン通過部３と、このコイン通過部３に対向して、硬貨２の侵入側に配置された永久磁石４と、この永久磁石４のコイン排出側に隣接し、コイン通過部３に対向して設けられられた磁気インピーダンスセンサ５と、このセンサ５のインピーダンス変化を検出する検出回路６と、この検出回路６に接続された判定回路７とから構成されている。
【００１１】
前記コイン通過部３は図２に示すように、傾斜面８で形成され、投入口から投入された硬貨２が自重により転動しながらコイン識別装置１を通過するようになっている。また永久磁石４のコイン排出側に隣接して配置された磁気インピーダンスセンサ５は、コイン通過部３に対向する部分を除いて高透磁率物質で形成された磁気遮蔽体１０で囲まれている。
【００１２】
磁気インピーダンスセンサ５は、外部磁場に対する透磁率μｍの変化に起因するインピーダンスＺの変化を検出するセンサである。次にこのセンサの動作原理について説明すると、一般に、金属のワイヤや薄膜線に高周波電流を直接通電すると、内部の抵抗と自己インダクタンス等による高周波抵抗（インピーダンス）Ｚによって電圧降下と位相変化が発生する。例として、厚さｄ、幅Ｗ、長さｌの平板薄膜磁性体（抵抗率ρ、透磁率μ　ｍ）のインピーダンスＺの値は、各周波数ωでかつ充分に高周波数の時には式１の関係が成立する（参照：「磁気センサ理工学」３９Ｐ毛利佳年雄著）。
【００１３】
【式１】

【００１４】
この効果は磁気インピーダンス効果といわれており、磁性アモルファスのワイヤや軟磁性薄膜などの外部磁場に対する透磁率μｍの変化に起因するインピーダンスＺの変化は、１０−７Ｔ以下の磁場（地磁気は１０−５Ｔ）の検出が可能であることが知られている。この磁気インピーダンス効果を応用して、磁気インピーダンスセンサ５は、外部磁場を受ける環境に磁性アモルファスを配置し、ここに高周波電流を通電して、インピーダンスＺの変化を検出するものである。
【００１５】
つまり、永久磁石４から発生する磁場中を高速で硬貨２が通過すると、電磁誘導作用により、硬貨表面の形状や材質、大きさなどに起因して変化する高周波の渦電流が発生する。この渦電流の発生による磁場の変化を、磁気インピーダンスセンサ５で硬貨２の表面を走査して検出する。また磁気インピーダンスセンサ５には高周波電流を通電し、硬貨２による磁場の変化を、透磁率μ　ｍの変化、すなわちインピーダンスＺの変化として検出回路６で検出することにより、硬貨表面の形状や材質、大きさなどに起因する磁場の変化を検出するものである。
【００１６】
またこの検出回路６で検出したインピーダンスＺの変化を電圧変化としてアナログ出力する。検出回路６に接続された判定回路７では、硬貨２の種類に応じて、時間の経過による電圧波形をアナログデータとして予め記録されている標準波形のアナログデータと、検出した電圧波形のアナログ出力と対比して硬貨２の種類を判別するものである。
【００１７】
上記構成のコイン識別装置では、硬貨２が投入口からコイン通過部３に投入されると、コイン通過部３は傾斜面８で形成されているので、硬貨２が自重により転動しながらコイン識別装置１を通過する。この時、先ず永久磁石４の磁場の中を、硬貨２が回転しながら横切る事により、電磁誘導作用により硬貨２の表面近傍に渦電流が発生する。この渦電流は表皮深さ内で流れる表面電流であるので、複雑なコインの表面形状や材質、大きさなどにより影響を大きく受ける。
【００１８】
また永久磁石４からの磁場の影響は、永久磁石４と硬貨２との距離が近いほど大きいことから、硬貨表面の凸部２ａと凹部２ｂとでは渦電流発生量が異なっている。従って、これらの渦電流の総合により、発生した全渦電流はコイン全体で非常に複雑なパターンをもった磁場を発生する。
【００１９】
この複雑なパターンをもった磁場は、硬貨２の種類に応じて固有のパターンを示し、この磁場を磁気インピーダンスセンサ５で、硬貨２の表面を走査する事により、硬貨２による磁場の変化による磁気インピーダンスセンサ５の透磁率μ　ｍの変化、すなわちインピーダンスＺの変化として検出回路６で検出する。このインピーダンスＺの変化による電圧変化をアナログ変換し、これと判定回路７に予め記録されている標準波形のアナログデータとを比較することにより、各硬貨２の判別を行なうことができる。
【００２０】
また磁気インピーダンスセンサ５は、コイン通過部３に対向する部分を除いて高透磁率物質で形成された磁気遮蔽体１０で囲まれているので、図３に示すように永久磁石４からの磁束は、磁気遮蔽体１０が帰磁路となり永久磁石４による磁場の直接的影響を防止することができる。つまり磁気遮蔽体１０で囲まれていないと図４のように永久磁石４の磁場を直接、磁気インピーダンスセンサ５が受けてしまい、硬貨２から発生する渦電流による磁場だけを検出できなくなるからである。
【００２１】
図１および図２に示す本発明のコイン識別装置１を使用して、新５００円硬貨２をコイン通過部３に投入し、傾斜面８を転動させて測定したところ、検出回路６からの電圧波形は図５に示すようになった。また形状が似ている韓国ウォン硬貨の場合について識別したところ電圧波形は図６に示すようになり、両者の電圧波形の特徴は大きく異なっており、真偽を容易に判別することができた。
【００２２】
また１００円硬貨２の場合についても識別したところ電圧波形は図７に示すようになり、更に１０円硬貨２の場合の電圧波形は図８に示すようになり、硬貨２の種別により、電圧波形はそれぞれ特有のピークを示し判別が可能であった。
【００２３】
また磁気インピーダンス効果は１０００ｍ／ｍｉｎまでの高速度に対応できることから、通常の使用状態ではあらゆる速度条件に対応することが可能であり、図２に示すように傾斜面８を硬貨２が転動しながら移動しても識別が可能であるばかりでなく、コイン通過部３が、コインを落下させるコイン落下筒で形成され、コイン識別装置１の前方を硬貨２が落下しても識別が可能である。更にコイン通過部３を、硬貨２を搬送するベルトコンベアで形成したものでも良い。
【００２４】
また上記説明では、磁石として永久磁石４を用いた場合について示したが電磁石を用いても良い。電磁石を用いた場合は、供給電流を制御することにより磁場の強度を変化させて、コイン識別装置１の識別感度を調整することができる。
【００２５】
図９は本発明の他の実施の形態を示すもので、このコイン識別装置１は、被識別物である硬貨２はテーブル１２の上にセットされている。このテーブル１２の上方には移動機構１３が、テーブル１２に沿って水平に移動するようになっている。この移動機構１３には、テーブル１２に対向して電磁石１４が設けられ、これは高周波電源１５に接続されている。
【００２６】
この電磁石１４の硬貨排出側に隣接して、磁気インピーダンスセンサ５が設けられ、ここにセンサ５のインピーダンス変化を検出する検出回路６が接続され、更にこの検出データと基準データを比較して硬貨２の種別を判定する判定回路７が設けられている。なお磁気インピーダンスセンサ５は、図１と同様に、テーブル１２に対向する部分を除いて高透磁率物質で形成された磁気遮蔽体１０で囲まれている。
【００２７】
上記構成のコイン識別装置１は、高周波電源１５が電磁石１４に高周波の電流を供給すると、電磁石１４からパルス磁場が発生する。硬貨２はテーブル１２の上にセットされ移動しないが、移動機構１３が硬貨２の上方を走査しながら移動することにより、電磁石１４から発生する高周波のパルス磁場中を硬貨２が通過して、この時の電磁誘導作用により、硬貨表面の形状や材質、大きさなどに起因して変化する高周波の渦電流が硬貨２の表面近傍に発生する。
【００２８】
この硬貨２に渦電流が流れると、硬貨２から非常に複雑なパターンをもった磁場を発生する。この磁場を磁気インピーダンスセンサ５で走査する事により、磁気インピーダンスセンサ５の透磁率μ　ｍが変化し、これをインピーダンスＺの変化として検出回路６で検出し、この検出電圧をアナログ変換して、判定回路７で予め記録されている標準波形のアナログデータと比較することにより、各硬貨２の判別を行なうことができる。
【００２９】
また磁気インピーダンスセンサ５は微細加工プロセスを利用することで薄膜化による小型化が容易である。磁気インピーダンス効果は、渦電流が発生するあらゆる金属で成り立つことから、銅貨、アルミニウム貨、ニッケル貨等の金属硬貨や遊戯用コインなどの判別にも適用することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明した如く本発明に係る請求項１記載のコイン識別装置によれば、磁石により渦電流をコイン表面に発生させ、この渦電流により磁場を発生させ、この磁場の変化を磁気インピーダンスセンサで検出することにより、コインの材質、形状、表面の微細な凹凸模様に基づくコイン固有の信号を、瞬時に且つ高精度に識別することができる。更に磁気インピーダンスセンサは、微細加工プロセスで製造することができるので、センサの小型化、軽量化、低コスト化が可能である。
【００３１】
また請求項２記載のコイン識別装置によれば、磁気インピーダンスセンサが、コイン通過部に対向する部分を除いて磁気遮蔽体で囲まれているので、隣接する磁石からの磁場による影響を防止して、コインから発生する磁場を検出して高精度に識別することができる。
【００３２】
また請求項３記載のコイン識別装置によれば、コインに渦電流を発生させる磁石が永久磁石または電磁石で形成され、特に電磁石で形成したものは感度の調整が容易である。
【００３３】
また請求項４記載のコイン識別装置によれば、コイン通過部が、傾斜面で構成されているので、コインが自重により転動して、効率よく渦電流を発生させることができる。また請求項５記載のコイン識別装置によれば、コイン通過部が、コインを搬送するベルトコンベアで形成されているので、ベルトコンベアの搬送速度を調整することにより識別感度の調整をすることができる。
【００３４】
また請求項６記載のコイン識別装置によれば、コイン通過部が、コインを落下させるコイン落下筒で形成されているので装置の構造を簡素化することができる。更に請求項７記載のコイン識別装置によれば、コインをテーブルの上にセットして移動させないで識別することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態によるコイン識別装置の平面図である。
【図２】図１のコイン識別装置を示す正面図である。
【図３】磁石からの磁場の影響を、磁気インピーダンスセンサを囲んだ磁気遮蔽体で遮蔽している状態を示す説明図である。
【図４】磁気インピーダンスセンサが磁石からの磁場の影響を受けている状態を示す説明図である。
【図５】コイン識別装置により検出した、５００円硬貨の電圧波形図である。
【図６】コイン識別装置により検出した、韓国ウォン硬貨の電圧波形図である。
【図７】コイン識別装置により検出した、１００円硬貨の電圧波形図である。
【図８】コイン識別装置により検出した、１０円硬貨の電圧波形図である。
【図９】本発明の他の実施の形態によるコイン識別装置の正面図である。
【符号の説明】
１　　　コイン識別装置
２　　　硬貨
３　　　コイン通過部
４　　　永久磁石
５　　　磁気インピーダンスセンサ
６　　　検出回路
７　　　判定回路
８　　　傾斜面
１０　磁気遮蔽体
１２　テーブル
１３　移動機構
１４　電磁石
１５　高周波電源

Claims (7)

1. 被識別物であるコインが通過するコイン通過部と、このコイン通過部に対向して、コインの侵入側に配置され、渦電流をコイン表面に発生させる磁石と、この磁石のコイン排出側に隣接し、コイン通過部に対向して設けられた磁気インピーダンスセンサと、このセンサのインピーダンス変化を検出する検出回路と、この検出回路に接続され、この検出データと基準データを比較してコインの種別を判定する判定回路とからなることを特徴とするコイン識別装置。
2. 磁気インピーダンスセンサが、コイン通過部に対向する部分を除いて磁気遮蔽体で囲まれていることを特徴とする請求項１記載のコイン識別装置。
3. 磁石が永久磁石または電磁石で形成されていることを特徴とする請求項１記載のコイン識別装置。
4. コイン通過部が、コインを転動させながら通過する傾斜面で構成されていることを特徴とする請求項１記載のコイン識別装置。
5. コイン通過部が、コインを搬送するベルトコンベアで形成されていることを特徴とする請求項１記載のコイン識別装置。
6. コイン通過部が、コインを落下させるコイン落下筒で形成されていることを特徴とする請求項１記載のコイン識別装置。
7. 被識別物であるコインに対向して配置され、時間変化する磁場を発生させてコイン表面に渦電流を発生させる電磁石と、この電磁石に隣接し、コインに対向して設けられた磁気インピーダンスセンサと、このセンサのインピーダンス変化を検出する検出回路と、この検出回路に接続され、この検出データと基準データを比較してコインの種別を判定する判定回路とからなることを特徴とするコイン識別装置。

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