JP3804127B2 - 金属識別センサとこれを用いた硬貨識別装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、硬貨などの金属の材質や形状等を電気的に識別する金属識別センサとこれを用いた硬貨識別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動販売機が普及し、これに使用される硬貨などを識別の対象とする金属識別センサには高い識別性能が要求されている。
【０００３】
従来、この種の金属識別センサは、図７のような構造になっていた。すなわち検知面１ａを構成するケース１と、このケース１に固定されたコア２と、このコア２が貫通するように、このコア２に固定されたコイル３とを有していた。なお図７ではケース１とコア２、及びコア２とコイル３との固定を接着剤４、５で行った例を示している。
【０００４】
【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の構成では、コア２の深さ寸法６が変動すると、それに従ってコア２に接着剤５で固定されたコイル３が移動し、その結果、検知面１ａとコイル３との距離７が変動することになる。そのためセンサの特性が、この距離７の変動のために変化するという問題があった。
【０００５】
コア２の深さ寸法６の変動は、次の理由による。すなわち、コアには、磁気特性の良好なフェライトが一般的に使用されているが、フェライトは粉体を加圧成形、そして加熱焼結して製造される。焼結では１０〜２０％も焼き縮みが生ずるため、寸法精度は低い。高い精度が要求される場合には、コストのかかる研削加工が必要となる。
【０００６】
本発明は、コアの寸法変動に対して特性の安定した金属識別センサを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の金属識別センサは、通路の一方の側面を成す第１のケースに固定される第１のコイルと、このコイルを貫通して設けられた第１のコアと、前記通路の他方の側面を成す第２のケースに前記第１のコイルに対向して固定される第２のコイルと、このコイルを貫通して設けられた第２のコアとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルとを直列接続する金属識別センサにおいて、第１のコイルあるいは第２のコイルが直接巻回される巻軸と、前記第１と第２のコイルの始端部を引き出すための糸道部と、前記第１のケースと前記第２のケースに設けられた取り付け部とが、第１と第２のケースのそれぞれに対して一体に形成されたものである。
【０００８】
これにより、特性の安定した金属識別センサが得られる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図６を用いて説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における金属識別センサの断面図である。図１において、本実施の形態の金属識別センサは、検知面１ａを構成するケース１と、このケース１に固定されたコイル３と、このコイル３を貫通してケース１に設けられたＥ型形状のコア２とから構成され、検知物８の通路９を構成する側壁１０に取り付けられている。なお本実施の形態では、ケース１とコイル３、ケース１とコア２、及びケース１と側壁１０との固定を接着剤１１，１２，１３で行った例を示しているが、ビスで固定するなど他の方法でも可能である。
【００１１】
以上のような構成であるため、コアの深さ寸法６が変動しても、検知面１ａとコイル３との距離７は変化しないため、安定した特性を有する。深さ寸法が３．２mmから５．２mmまで異なる４種類のコアと、幅すなわち厚み２mmのコイルで実験した。その結果、従来の構成のようにコイルをコアの底面に固定した場合には、コアの深さ寸法の違いによるインダクタンスの変化が５０％であったのに対し、本実施の形態のようにコイルをケースに固定した場合は、インダクタンスの変化は１％であった。
【００１２】
以上のように本実施の形態によれば、コアの寸法変動に対して安定したセンサ特性が得られる。そのため、製造コストのかかる研削工程が不要となり、センサのコストを削減することが可能である。
【００１３】
（実施の形態２）
図２（ａ）は本発明の実施の形態２における金属識別センサ近傍の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図２において、本実施の形態の金属識別センサは、検知面１４ａを構成すると共に、検知物８の通路９を構成する側壁を兼ねたケース１４と、このケース１４に固定されたコイル３と、このコイル３を貫通してケース１４に設けられたＥ型形状のコア２と、ケース１４の２箇所の取り付け部１４ｂ（一方が符号１４ｂで他方は図示せず、以下同じ）に各々設けられた接続端子１５，１６とから構成されている。
【００１４】
取り付け部１４ｂは、ケース１４のコア２の取り付けと同じ側面に円柱形状に形成され、その円柱の頂部の中央には取り付け穴が設けられていると共に、円柱の側面にはコイル３の始端部３ａあるいは終端部３ｂを導くガイド部１４ｃが設けられている。またケース１４には、コイル３の巻線の際に軸となる巻軸１４ｄと、コイル３の始端部３ａを引き出すための糸道部１４ｅが形成されている。また２本の接続端子１５，１６には、それぞれコイル３の始端部３ａと終端部３ｂが巻き付けられ、接続端子１５，１６はセンサの配線のためのプリント基板１７と半田１８，１９で接続されている。
【００１５】
以上のような構成の金属識別センサについて、以下に組立方法を説明する。まずケース１４の取り付け部１４ｂに接続端子１５，１６を圧入する。接続端子１５，１６は半田付け性の良く安価な軟鋼線を使用し、角柱形状とした。これは角柱形状とすることで、接続端子１５，１６に巻き付けたコイル３の端部の切断や整形を容易にするためである。
【００１６】
次に、コイル３は巻き線自身を固着させるため、ポリウレタン融着銅線を使用し、メチルアルコールにて融着被膜を融解後、巻き線を行っている。巻き線は、最初に接続端子１５に巻き付け、続いてケース１４のガイド部１４ｃ、糸道部１４ｅの順に導いた後、巻き軸１４ｄに巻き付ける。そして、終端部３ｂは図示しないガイド部に導いた後、接続端子１６に巻き付け、最後に巻き線を切断する。
【００１７】
ガイド部１４ｃはコイル３の下面よりも下（検知面１４ａに近い方）まで設けている。これは、巻き線を供給するノズル２０の移動範囲内（コイル３の下面よりも上の部分）からコイル３の始端部３ａを確実に逃がすためである。また、巻き軸１４ｄに巻かれるコイル３の巻き線状態は、センサの特性に影響を及ぼすため、巻き乱れが発生するのを避け、安定した整列巻きを行う必要がある。そのため、コイル３の始端部３ａにより隣接する巻き線間に段差が生じないよう、ケース１４に糸道部１４ｅを設けて、巻き線一本分の線径幅を予め逃がしている。さらに、巻き線時には巻き軸１４ｄに巻き壁２１をあてて、巻き線状態をより安定化させている。
【００１８】
巻き線後、プリント基板１７を装着して、接続端子１５，１６の半田付けを行い、コアを取り付けて組立を完了する。このような組立において、巻き線は自動巻き線機で、半田付けはコイル３と接続端子１５，１６及びプリント基板１７を一括して半田ディップ槽による自動半田付けで、一連の自動化が可能になる。ディップ半田付けにおいては、半田ディップ槽を通過させる際の熱変形を防止するため、ケース１４は耐熱性の高い材質を選定する必要がある。具体的にはポリフェニレンサルファイド系、ポリプロピレン系、ポリブチレンフタレート系、ポリカーボネート系などがある。
【００１９】
以上のように、本実施の形態によれば、コイル３をケース１４に直接巻回したことにより、コイル３とケース１４の固定作業が不要となり、コストを削減できる。また、ケース１４で検知物８の通路９を構成することにより、センサと検知物８の距離を短縮し、センサの感度を高めることができる。さらに、ケース１４に接続端子１５，１６を設けたので、導電性の接続端子１５，１６にコイル３の始端部３ａ、終端部３ｂを自動機で巻き付けることや、センサの配線のためにプリント基板１７を自動でディップ半田付けすることが可能となり、組立を効率化できる。
【００２０】
なお、本発明の実施の形態では、コイル３をケース１４に直接巻回した例を示したが、コイル３は空芯コイルとしてケース１４に固定してもよい。センサの感度を高め、組立を効率化できるという同様の効果が得られ、空芯コイルは自動巻線機により大量かつ安価に製造できる。
【００２１】
また、コイル３はボビンに巻回してケース１４に固定しても、組立を効率化できるという同様の効果が得られる。ケース１４とボビンを樹脂成形することで、コイル３とケース１４の固定を樹脂同士の固定とし、固定の信頼性を高めることもできる。
【００２２】
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における金属識別センサ近傍の断面図である。図３において本実施の形態の金属識別センサは、検知物８の通路９を構成する筒体２２と、この筒体２２の一方の側面２２ａに固定された第１のコイル２３と、このコイル２３を貫通して設けられたＥ型形状の第１のコア２４と、前記筒体２２の他方の側面２２ｂに第１のコイル２３に対向して固定された第２のコイル２５と、このコイル２５を貫通して設けられたＥ型形状の第２のコア２６とから構成されている。
【００２３】
以上のような構成であるため、第１のコイル２３と第２のコイル２５を直列接続し、第１のコイル２３と第２のコイル２５の出力を加算して、検知物８を両側から測定できる。通路９内での検知物８の位置により、各コイル２３，２５の出力は影響を受けて測定精度の低下要因となるが、両側から測定した場合この影響が相殺され、高い測定精度を有する。
【００２４】
以上のように本実施の形態によれば、通路９内での検知物８の位置の影響を受けず、高い識別精度が得られる。
【００２５】
（実施の形態４）
図４（ａ），（ｂ）は共に、本発明の実施の形態４における金属識別センサの動作説明のための要部斜視図である。図４において、本実施の形態の金属識別センサは、シャフト２７とバネ２８で連結され、検知物の投入口２９と通路を構成する第１及び第２の側壁３０，３１と、第１の側壁３０に固定された第１のコイル（図示せず）と、このコイルを貫通して設けられた第１のコア（図示せず）と、前記第２の側面３１に第１のコイルに対向して固定された第２のコイル（図示せず）と、このコイルを貫通して設けられた第２のコア（図示せず）と、バネ３３と共に第１の側壁３０の回転軸３０ａに取り付けられた開閉レバー３２から構成され、開閉レバー３２は押下時に第２の側壁３１の端部に形成された摺動面３１ａと接触する押し圧面３２ａを有している。
【００２６】
以上のような構成であるため、通常時は図４（ａ）に示すように、バネ３３により開閉レバー３２の押し圧面３２ａは第２の側壁３１の摺動面３１ａと接触しない。そのため、第２の側壁３１はバネ２８に押さえられ、第１の側壁３０に嵌合している。そして、開閉レバー３２を押し下げた場合には、図４（ｂ）に示すように、開閉レバー３２の押し圧面３２ａが第２の側壁３１の摺動面３１ａと接触し、第２の側壁３１は第１の側壁３０から開いた状態となる。
【００２７】
以上のように本実施の形態によれば、通路が第１の側壁３０と第２の側壁３１とで構成されているので、修理の際などに通路の側面を分離することができる。また、側壁の開閉手段を有するので、通路に検知物などが詰まった場合や通路の清掃時に通路を容易に開閉できる。
【００２８】
以上に説明した第１から第４の実施の形態の金属識別センサは、高い識別性能が要求される硬貨の識別用として、特に有効である。
【００２９】
（実施の形態５）
図５は本発明の実施の形態５における硬貨識別装置の概要を示した構成図である。硬貨識別装置本体３４の上部には硬貨の投入口２９が設けられており、この投入口２９から下方に向かって硬貨の通路９が連結されている。通路９の側壁にはＥ型形状の材質センサ３５と厚みセンサ３６、及びポット型形状の外径センサ３７が配置されている。また通路９は硬貨識別装置本体３４の下部に位置する硬貨の出口３８に連結されている。
【００３０】
図６は本実施の形態における硬貨識別装置の制御回路の構成を示すブロック図である。図６において、材質センサ３５は通路９の側壁に対向して配置された２個のコイル（図示せず）と、これらのコイルを貫通して設けられたコア（図示せず）から構成され、これらのコイルは相互インダクタンスが正になるように直列同相接続され、第１の発振回路３９を構成している。厚みセンサ３６も材質センサ３５と同様の構成であるが、対向する２個のコイル（図示せず）は相互インダクタンスが負になるように直列逆相接続され、第２の発振回路４０を構成している。外径センサ３７は材質センサ３５と同様の構成で、対向する２個のコイル（図示せず）は直列同相接続され、第３の発振回路４１を構成している。
【００３１】
発振回路３９〜４１はそれぞれ、発振波形を正弦波から発振レベルを示す信号に変換する整流回路４２〜４４に接続されている。整流回路４２〜４４の出力はそれぞれ、硬貨通過時の発振レベルの変化量の最大値を検知する材質検知手段４５、厚み検知手段４６、外径検知手段４７に入る。各検知手段４５〜４７はそれぞれ、比較回路４８〜５０に入る。比較回路４８〜５０は記憶回路５１にも接続されている。比較回路４８〜５０の各出力は判定回路５２に入り、判定回路５２は判定信号５３を出力する。
【００３２】
以上のように構成された硬貨識別装置の動作を説明する。投入口２９から投入された硬貨がセンサ３５〜３７に近づくと、コイルのインピーダンスが変化し、それにつれて発振回路３９〜４１の発振レベルが変化する。この変化量は、材質センサ３５では主に硬貨の材質によって、厚みセンサ３６では主に硬貨の厚みによって、外径センサ３７では主に硬貨の外径によって特徴ある出力を有するように形成されている。
【００３３】
整流回路４２〜４４ではそれぞれ、発振回路３９〜４１の発振波形を正弦波から発振レベルを示す信号に変換する。各検知手段４５〜４７は、硬貨が通過する間の発振レベルの最大変化量を検知する。各検知手段４５〜４７は、検知した値をそれぞれ対応する比較回路４８〜５０に出力する。記憶回路５１には、正貨の種類毎に基準となる値が記憶されている。比較回路４８〜５０では、各検知手段４５〜４７からの入力を記憶回路５１の基準と比較し、許容範囲内で一致していればその正貨の種類を示す信号を、どの種類の基準値とも一致しない場合には偽貨であることを示す信号を出力する。判定回路５２では、比較回路４８〜５０からの信号が全て同じ正貨の種類を示す場合に限りその正貨の種類を示す信号を出力し、それ以外の場合には偽貨を示す信号を判定信号５３として出力する。
【００３４】
以上のように、本実施の形態によれば、コイルを通路の側壁に固定したことにより、コアの深さ寸法が変動しても、検知面とコイルとの距離は変化しない。そのため、センサは安定した特性を有するので、高い硬貨識別性能が達成できる。
【００３５】
なお、本実施の形態では、硬貨通過時の発振レベル変化を識別に用いた例を示したが、硬貨によるコイルのインピーダンス変化を利用したものであれば、インダクタンス、周波数、位相等の変化を用いることもできる。
【００３６】
また、第１から第５の実施の形態では、コイルを完全に貫通してコアを設けた構成としているが、コイルの中空内を奥まで完全にコアが貫いていなくてもよい。コイルの中空内に一部でもコアが挿入されていれば、完全に貫いている場合と同様に、コアの寸法変動に対して安定したセンサ特性が得られる。
【００３７】
さらに、コア形状としてＥ型とポット型の例を示したが、これらの形状に限らず、ドラム型、Ｕ型等の形状も使用できる。
【００３８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、通路の一方の側面を成す第１のケースに固定される第１のコイルと、このコイルを貫通して設けられた第１のコアと、前記通路の他方の側面を成す第２のケースに前記第１のコイルに対向して固定される第２のコイルと、このコイルを貫通して設けられた第２のコアとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルとを直列接続する金属識別センサにおいて、第１のコイルあるいは第２のコイルが直接巻回される巻軸と、前記第１と第２のコイルの始端部を引き出すための糸道部と、前記第１のケースと前記第２のケースに設けられた取り付け部とが、第１と第２のケースのそれぞれに対して一体に形成されたものであるので、コアの深さ寸法が変動しても、コイルはケースに固定されているので、検知面とコイルとの距離は変化しない。そのため、コアの寸法変動に対して、安定したセンサ特性が得られる。
【００３９】
また、製造コストのかかる研削工程の不要な、安価なコアが使用できるので、センサのコスト削減が可能となる。
【００４０】
さらに、第１のコイルと第２のコイルの出力が相殺されるので、高い測定精度を実現できる。さらに加えて、コイルをケースに直接巻回したことにより、コイルとケースの固定作業が不要となり、コストを削減できる。また、ケースで検知物の通路を構成することとなるので、センサと検知物の距離を短縮し、センサの感度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１における金属識別センサ近傍の断面図
【図２】 （ａ）は本発明の実施の形態２における金属識別センサ近傍の平面図
（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図３】 本発明の実施の形態３における金属識別センサ近傍の断面図
【図４】 （ａ）は本発明の実施の形態４における金属識別センサの硬貨通路の側壁が閉じた場合の動作説明のための要部斜視図
（ｂ）は同、金属識別センサの硬貨通路の側壁が開いた場合の動作説明のための要部斜視図
【図５】 本発明の実施の形態５における硬貨識別装置の概要を示す構成図
【図６】 同、硬貨識別装置の制御回路の構成を示すブロック図
【図７】 従来の金属識別センサの断面図
【符号の説明】
１ ケース
１ａ 検知面
２ コア
３ コイル
８ 検知物
９ 通路

Claims (6)

1. 通路の一方の側面を成す第１のケースに固定される第１のコイルと、このコイルを貫通して設けられた第１のコアと、前記通路の他方の側面を成す第２のケースに前記第１のコイルに対向して固定される第２のコイルと、このコイルを貫通して設けられた第２のコアとを有し、前記第１のコイルと前記第２のコイルとを直列接続する金属識別センサにおいて、第１のコイルあるいは第２のコイルが直接巻回される巻軸と、前記第１と第２のコイルの始端部を引き出すための糸道部と、前記第１のケースと前記第２のケースに設けられた取り付け部とが、第１と第２のケースのそれぞれに対して一体に形成された金属識別センサ。
2. 第１のコイルと第２のコイルとは直列同相接続された請求項１に記載の金属識別センサ。
3. 第１のコイルと第２のコイルとは直列逆相接続された請求項１に記載の金属識別センサ。
4. ケースに接続端子を設けた請求項１に記載の金属識別センサ。
5. 硬貨の投入口と、この投入口に連結された硬貨の通路と、この硬貨通路の側壁に配置された第１の硬貨識別センサと、この第１の硬貨識別センサの出力により投入された硬貨の特性を検知する検知手段と、硬貨の正偽及び種類の基準となるデータをあらかじめ記憶する記憶回路と、前記検知手段の出力と前記記憶回路の基準のデータとを比較する比較回路と、この比較回路の比較結果により硬貨の正偽及び種類を判定する判定回路とを有し、前記第１の硬貨識別センサは、請求項１に記載の硬貨識別センサとした硬貨識別装置。
6. 通路の側面には第１の硬貨識別センサと、第２の硬貨識別センサとを設け、前記第２の硬貨識別センサは通路の一方の側面を成す第３のケースに固定される第３のコイルと、この第３のコイルを貫通して設けられた第３のコアと、前記通路の他方の側面を成す第４のケースに前記第３のコイルに対向して固定される第４のコイルと、この第４のコイルを貫通して設けられた第４のコアとを有し、前記第３のコイルと前記第４のコイルとを直列同相に接続するとともに、前記第１の硬貨識別センサの第１のコイルと第２のコイルとを直列逆相に接続した硬貨識別装置。

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