JP4103870B2 - 硬貨識別装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動販売機等に使用される硬貨識別装置に関するものである。

以下、従来の硬貨識別装置について説明する。従来の硬貨識別装置は、図８に示すような構成となっていた。図８において、１は、硬貨の投入口であり、２は投入口１に連結された通路である。３，４，５は通路２の壁面に設けられた識別センサであり、夫々硬貨の凹凸、材質、材厚を検出するものである。そして、これらの識別センサ３，４，５の出力は硬貨の識別部６に接続されており、この識別部６で投入された硬貨の正、偽および硬貨の種類を判定していた。

７は、通路２の終端に連結されたゲートであり、識別部６で「偽」と判定された硬貨を直接出口８に導くものである。また、識別部６で「正」と判定された硬貨は振り分け部９に導かれ、この振り分け部９で硬貨が種類別に振り分けられる。そして、夫々の種類ごとの収納筒１０に導かれる。また、１１は、収納筒１０の底辺に設けられた払い出し部であり、釣銭払い出し等においては、必要な種類の硬貨を必要な枚数だけ払い出すものである。

図９は、識別センサ３，４，５の出力波形図である。図９において、１２は凹凸センサ３の出力であり、１３は材質センサ４の出力であり、１４は材厚センサ５の出力である。ここで、横軸１５は時間であり、縦軸１６は識別センサ３，４，５から出力される出力レベルである。

このように、夫々の識別センサ３，４，５の出力は、硬貨の種類に応じて夫々特徴あるレベルや波形を有しており、この出力波形の全てを用いて、識別部６で硬貨の種類を識別していた。

そして、この出力波形を得るために、通路２と識別センサ３，４，５との関係は、図１０に示すような関係になっていた。即ち、通路２の側壁にこの通路２の底面と平行に識別センサ３，４，５が設けられていた。そして、この通路２は、硬貨１７の端が最初の識別センサ３に接する位置１８ａから、順次識別センサ３，４，５の中心点に対する通路２の位置１８ｂ，１８ｃ，１８ｄを通って、最後の識別センサ５を抜ける位置１８ｅまで安定して転動できるように設けられていた。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開平８−１６１５７４号公報

このように従来の硬貨識別装置では、識別センサ３，４，５からの全ての出力を用いて硬貨の識別を行うので、通路２は硬貨１７の端が最初の識別センサ３に接する位置１８ａから硬貨１７の端が最後の識別センサ５から抜ける位置１８ｅまでの長さが少なくとも必要であった。

ここで、識別センサ３，４，５からの出力波形は、図９に示すように、１種類の硬貨１７に限れば、そのどの部位をとっても中央部に対して略対称特性を示している。特に材質センサ４、材厚センサ５、及び詳細は省略するが材質センサ４と同様の構成で材質センサ４よりも通路２から高い位置に配置して用いられる外径センサにおいては、出力波形の対称性が非常に高くなる。従って、少なくとも最終センサ５の中央点まで硬貨１７の中央部が転動してくれば、全ての情報は得ることができるものである。にも係わらず最後の識別センサ５から硬貨１７の端が抜ける位置１８ｅまで通路２を設けていたので、どうしても硬貨識別装置が大型化してしまうという問題があった。

本発明は、このような問題を解決したもので、小型化された硬貨識別装置を提供することを目的としたものである。

そしてこの目的を達成するために本発明の硬貨識別装置は、投入口から最も遠い位置に配設された最終センサの出力波形の前縁点の時点と、前記最終センサを除く他の識別センサの出力波形の前縁点及び後縁点の時点に基づいて、前記最終センサから識別部へ最終入力する時点を、投入硬貨が前記最終センサの略中央を通過する時点としたものである。これにより、所期の目的を達成することができる。

以上のように本発明は、投入口から最も遠い位置に配設された最終センサの出力波形の前縁点の時点と、前記最終センサを除く他の識別センサの出力波形の前縁点及び後縁点の時点に基づいて、前記最終センサから識別部へ最終入力する時点を、投入硬貨が前記最終センサの略中央を通過する時点としたものである。

従って、最終センサを硬貨が完全に通過をする以前に識別部への入力を終了することができるので、通路の長さを短くすることができ、結果として硬貨識別装置の小型化を図ることができる。

また、最終センサを硬貨の通過が完全に終了する以前までの入力で識別を行うので、識別の高速化を図ることができる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における硬貨識別装置の正面図である。図１において、２１は、硬貨の投入口であり、２２は投入口２１に連結されるとともに、筐体２３の一方の縦側面２３ａに向かって伸びたガイドである。そしてこのガイド２２の延長上にどの硬貨よりも堅い材質で形成されたスナバー２４が設けられている。２５は、このスナバー２４に連結されるとともに筐体２３の他方の側面２３ｂに向かって設けられた通路である。従って、投入された硬貨はこのスナバー２４で略９０度進行方向を変えることになる。

この通路２５は、図２に示すように、水平面に対して角度２６が１０度から１２度下流方向に向かって傾いており、この通路２５上を硬貨が自然転動する。

２７，２８，２９は通路２５の壁面に設けられた識別センサであり、投入口２１側からこの順に配置されている。また、最初のセンサ２７はガイド２２の真下より他方の側面２３ｂ側にあり、投入口２１から強制的な力を硬貨に加えたとしても、硬貨はこのセンサ２７とは重なり合うことなくスナバー２４或いは通路２５に到達すると共に、このセンサ２７の位置では略一定の速度で転動する。従って、正確な認識ができる。

なお、識別センサ２７，２８，２９は、フェライトコアと、フェライトコアに巻回されたコイルと、このコイルに接続されたコンデンサ及び正帰還回路で成る発振回路と、この発振回路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整流回路とから構成されている。従って、識別センサ２７，２８，２９からの出力は、直流信号が出力される。

また、硬貨の凹凸を検出する凹凸センサ２７と、硬貨の材質を検知する材質センサ２８と、硬貨の厚みを検知する材厚センサ２９がこの順に並んでいる。これらの識別センサ２７，２８，２９の中心は通路２５から一定の距離（１３．２５ｍｍ）３０に設けられている。

凹凸センサ２７の直径は８．３ｍｍであり、材質センサ２８と材厚センサ２９の直径は共に１２．５ｍｍである。また、凹凸センサ２７と材質センサ２８との中心間の距離３１は１１．５ｍｍであり、材質センサ２８と材厚センサ２９との中心間の距離３２は１３．５ｍｍである。そして、凹凸センサ２７と材厚センサ２９の中心間の距離３３は２５ｍｍにしている。このように識別センサ２７，２８，２９を配置することにより、投入された硬貨は必ず複数の識別センサにより同時に検出されるタイミングを有することになる。

また、凹凸センサ２７と材厚センサ２９とは、図３に示すように２つのコイル３４と３５を通路２５に対向して配置し、これらのコイル３４，３５を相互インダクタンスが負になるように直列逆相接続している。従って、通路２５を転動する硬貨３６の凹凸や厚みを通路２５の両側から検知できるので、硬貨３６が通路２５の側壁あるいは通路２５の中央部分を通過するといった硬貨３６の通過する位置に関係なく高い検知精度が得られる。即ち、各コイル３４，３５の出力は硬貨３６の通過位置の影響を受けて夫々の出力では検知精度の低下要因になるが、両側から検知した場合にはこの影響が相殺されるから高い検知精度が得られるものである。

また、材質センサ２８は、コイル３４，３５を巻いたセンサ２８を通路２５に対向して配置し、これらのコイル３４，３５を相互インダクタンスが正になるように直列同相接続している。従って、硬貨３６の材質を通路２５の両側から検知できるので、硬貨３６が通路２５の側壁あるいは通路２５の中央部分を通過するといった硬貨３６の通過位置に関係なく高い検知精度が得られる。即ち、各コイル３４，３５の出力は硬貨３６の通過位置の影響を受けて夫々単独では検知精度の低下要因になるが、両側から検知した場合にはこの影響が相殺されるから高い検知精度が得られるものである。

図１に戻って、これらの識別センサ２７，２８，２９の出力は硬貨の識別部３７に接続されており、この識別部３７で投入された硬貨３６の正、偽および硬貨３６の種類（１０円、５０円、１００円、５００円）を判定している。

３８は、通路２５の終端に設けられたゲートであり、このゲート３８の設けられている位置で、通路２５は垂直下方向の通路２５ａへと略９０度方向を転換する。従って、通路２５を転動してきた硬貨３６は材厚センサ２９を通過した後、その方向を９０度変更してゲート３８に導かれる。このゲート３８では、識別部３７で「偽」と判定された硬貨３６は奥の通路３９を通って出口４０に導かれる。

また、識別部３７で「正」と判定された硬貨３６は振り分け部４１で種類別に振り分けられ、夫々の種類ごとの収納筒４２ａから４２ｄに夫々１０円、５０円、１００円、５００円が収納される。また、４３は収納筒４２の底辺に設けられた払い出し部であり、釣銭等の払い出しにおいては、必要な種類の硬貨３６を必要な枚数だけ払い出すものである。

図４は、識別センサ２７，２８，２９と、通路２５と、硬貨３６との関係を示した断面図である。図４において、４６ａは硬貨３６の端が凹凸センサ２７（投入口２１に一番近いセンサ）に接する位置であり、ここから、凹凸センサ２７が硬貨３６を検知してその情報を識別部３７に向かって出力する。

そして、硬貨３６が通路２５を転動して、位置４６ｂで硬貨３６の中央部が凹凸センサ２７の中央点に来る。以後同様に位置４６ｃで硬貨３６の中央部が材質センサ２８の中央点となり、位置４６ｄで硬貨３６の中央部が材厚センサ２９の中央点となる。また、４６ｅの位置で硬貨３６の端が材質センサ２８から完全に離れることになる。

硬貨３６の対称性を考慮すると、通路２５の長さは４６ｅの位置までで、略完全に硬貨３６の特徴を抽出することができることになる。即ち、従来のように、硬貨３６が材厚センサ２９（最終センサ）を完全に抜けるまで通路２５は必要ないことになる（図１０における位置１８ｅまで）。従って、本実施の形態では、通路２５の長さを硬貨３６の中央部が材厚センサ２９の中央点となるまでの位置４６ｄか、或いは硬貨３６の端が材質センサ２８を抜ける位置４６ｅの何れか遅い方までとしている。そして、この位置４６ｅの後、直ぐに通路２５は略直角に曲がって通路２５ａに連結している。従って、従来の通路２に比べて、硬貨３６の略半分の寸法だけ通路２５の長さを短くすることができる。

このように通路２５を従来に比べて短くしても、硬貨３６の対称性から硬貨３６の中央部が材厚センサ２９（最終センサ）の中央点を過ぎれば全ての情報を識別部３７は得ることができる。従って、通路２５を短縮化することができ、その結果、硬貨識別装置の小型化を実現することができる。また、材厚センサ２９を硬貨３６が抜ける前に全ての入力を識別部３７が得ることができるので、処理の高速化を実現することができる。

本実施の形態においては、材厚センサ２９の硬貨３６の中央点を硬貨３６の中央部が通過する時期に材厚センサ２９の識別部３７への入力を終了する時期としている。しかし、硬貨３６の対称性から材厚センサ２９で硬貨３６の外周部及び中央部の特性を検知することができる。従って、識別性能に影響を与えることなく、識別の高速化と小型化が可能である。

更に、最終センサである材厚センサ２９には、時間に対して略対称な波形を出力する識別センサを用いているので、識別性能に与える影響を抑えながら、識別の高速化と小型化が可能である。

次に、図５を用いて、識別部３７について説明する。図５において、２７，２８，２９は夫々投入された硬貨の凹凸、材質、材厚を識別する識別センサである。そして、この識別センサ２７，２８，２９の出力は識別部３７内に設けられるとともに硬貨の特徴を検出してその特徴を表す特徴量に変換する検知手段４５，４６，４７に接続されている。これらの検知手段４５，４６，４７の出力は夫々比較手段４８，４９，５０の一方の入力に接続されるとともに他方の入力にはメモリ５１の出力が夫々接続されている。そして、この比較手段４８，４９，５０の出力は判定手段５２に接続されており、この判定手段５２の出力は出力端子５３に接続されている。

なお、識別センサ２７，２８，２９の出力に夫々検知手段４５，４６，４７と比較手段４８，４９，５０を夫々１個ずつ合計３個設けているが、これは、識別センサ２７，２８，２９の出力に電子的な切り替えスイッチを設けて、この切り替えスイッチにより、時分割で順次検知手段とこれに直列接続された比較手段に供給すれば、検知手段と比較手段は１つで良い。

以上のように構成された硬貨識別装置について、以下にその動作を説明する。硬貨の投入口２１から投入された硬貨３６は、投入口２１に連結して設けられた通路２５を転動する途中において、この通路２５の側面に設けられた識別センサ２７，２８，２９を通過する。

これらの識別センサ２７，２８，２９から出力される各センサ中の発振回路の発振レベルを示す信号は、検知手段４５，４６，４７に夫々入力される。これらの検知手段４５，４６，４７では、入力された発振レベル信号から最大変化量等を検知して前記硬貨の特徴を表す特徴量として出力される。そして、この特徴量は、メモリ５１内に格納されている基準データの夫々と比較手段４８，４９，５０で比較される。そしてこの比較結果に基づいて判定手段５２で投入された硬貨３６の正偽及び種類を判定している。そして、この判定結果は出力端子５３から出力される。

以下、硬貨の判定について述べる。図６において、６１は凹凸センサ２７から出力される波形であり、６２は材質センサ２８から出力される波形であり、６３は材厚センサ２９から出力される波形である。ここで、横軸６４は時間であり、縦軸６５は識別センサ２７，２８，２９の出力レベルである。６１ａは波形６１の前縁点であり、６１ｂは後縁点である。これらは夫々波形６１の最大値６１ｃの値の３４％になる点にしている。この値は最大値の略３分の１にしておくことが望ましい。これは、電圧変動等で硬貨３６の最大値がばらついても、前縁点６１ａと後縁点６１ｂを相対的に安定させるためである。

以下、材質センサ２８の波形６２も同様に前縁点６２ａ、後縁点６２ｂおよび最大値６２ｃを定めている。また材厚センサ２９の波形６３も同様に前縁点６３ａ、最大値６３ｃを定めている。

６６は、凹凸センサ２７の前縁点６１ａから後縁点６１ｂまでの時間であり凹凸センサ出力持続時間とする。同様に６７は、材質センサ２８の前縁点６２ａから後縁点６２ｂまでの時間であり材質センサ出力持続時間とする。この材質センサ出力持続時間６７は、硬貨３６の材質によって異なる値を示すセンサであり、硬貨３６の汚れや凹凸による影響を受け難い。従って、硬貨３６の外径を検知するのに適している。

また、６８は凹凸センサ２７の前縁点６１ａと材厚センサ２９の前縁点６３ａ間の時間を計測した第１の時間であり、６９は、凹凸センサ２７の後縁点６１ｂと材質センサ２８の後縁点６２ｂ間を計測した第２の時間である。以上のような計測点から硬貨３６の外径は、第１の時間６８と第２の時間６９の和で、材質センサ出力持続時間６７を除して求めている。このことにより、材質センサ２８の材質センサ出力持続時間６７を夫々のセンサの前縁点、後縁点を用いた第１の時間６８、第２の時間６９で正規化しているので、たとえ、通路の汚れや、硬貨の汚れによる各センサの出力レベルのばらつきや、電源電圧の変動による各センサのばらつきがあったとしても正確な外径を検知することができる。また、第１の時間６８及び第２の時間６９を用いているので、最初の凹凸センサ２７から最後の材厚センサ２９までの長い時間で補正しているので、通路の極端な通過時間の相違も検出することができる。

なお、本実施の形態においては、以下のような特徴も有している。即ち、材厚センサ２９（最終センサ）の前縁点６３ａと、この材厚センサ２９を除く他の識別センサ２７，２８の前縁点６１ａ，６２ａ及び後縁点６１ｂ，６２ｂとに基づいて、材厚センサ２９の識別部３７への入力を決定しているので、材厚センサ２９からの入力を終了する時期の決定を簡素化することができる。

具体的には、凹凸センサ出力持続時間６６の中心点を求めて凹凸センサ２７の波形６６の中央点６１ｄとし、同様に材質センサ出力持続時間６７の中心点を求めて材質センサ２８の波形６７の中央点６２ｄとする。そして、凹凸センサ２７の中央点６１ｄと材質センサ２８の中央点６２ｄとの間隔７０を一定倍した時間７１が、材質センサ２８の中央点６２ｄから経過した時点を、材厚センサ２９の入力を終了する時期６３ｄとしている。時間７１と間隔７０との比率は、材厚センサ２９の入力を終了する時期６３ｄが、材厚センサ２９の波形６３の略中央となるように予め定めている。

このように、材厚センサ２９以外の凹凸センサ２７或いは材質センサ２８の中央点に基づいて材厚センサ２９の識別部３７への入力を終了する時期を決定することができるので、材厚センサ２９の入力を終了する時期を正確に決定することができる。また、凹凸センサ２７と材質センサ２８の中央点を、その識別センサ２７，２８の前縁点６１ａ，６２ａと後縁点６１ｂ，６２ｂとから求めることができるので、中央点を容易な方法で正確に求めることができる。

更に、３個の識別センサ２７，２８，２９を設けており、材厚センサ２９以外の２個の識別センサ２７，２８の中央点に基づいて材厚センサ２９の識別部３７への入力を終了する時期を決定することができるので、材厚センサ２９の入力を終了する時期を正確に決定することができる。

本実施の形態では、凹凸センサ２７と材質センサ２８の両中央点６１ｄ，６２ｄを利用する方法を用いているが、これに限らず各センサの前縁点と最終センサ以外のセンサの後縁点を用いれば、最終センサの入力を終了する時期を決定することができる。

（実施の形態２）
図７は、実施の形態２における識別センサの出力波形図である。実施の形態２においては、一つのセンサに２種類のコイルを巻いて形成したものである。すなわち、同一のコアに材質センサ８１と凹凸センサ８２のコイルを巻いたものである。

この場合も凹凸センサ８２の前縁点８２ａと材質センサ８１の前縁点８１ａ間の第３の時間８３と、材質センサ８１の後縁点８１ｂと凹凸センサ８２の後縁点８２ｂ間の第４の時間８４の和で、材質センサ出力持続時間８５を除してもほぼ同様の効果が得られる。なお、図７において、横軸８６は時間であり、縦軸８７は、識別センサ８１，８２の出力レベルである。

この場合、一つのセンサに２種類のコイルを巻いて形成しているので、実施の形態１に比べて、通路２５の更なる短縮化が実現でき、硬貨識別装置の小型化が実現できる。

本発明にかかる硬貨識別装置は、小型化を実現することができるので、自動販売機等に用いられる硬貨識別装置として有用である。

本発明の実施の形態１における硬貨識別装置の正面図 同、要部拡大図 同、通路を側面から見た断面図 同、通路を正面から見た断面図 同、硬貨識別装置のブロック図 同、識別センサの出力波形図 同、実施の形態２における識別センサの出力波形図 従来例の硬貨識別装置の正面図 同、識別センサの出力波形図 同、通路を正面から見た断面図

符号の説明

２１ 投入口
２５ 通路
２７ 凹凸センサ
２８ 材質センサ
２９ 材厚センサ（最終センサ）
３７ 識別部
６３ａ 前縁点
６３ｄ 材厚センサ（最終センサ）の入力を終了する時期

Claims (6)

1. 硬貨の投入口と、この投入口に連結された通路と、この通路に配置された少なくとも２個の識別センサと、これらの識別センサに接続された識別部とを備え、前記投入口から最も遠い識別センサ（以後、最終センサという）の出力波形の前縁点の時点と、前記最終センサを除く他の識別センサの出力波形の前縁点及び後縁点の時点に基づいて、前記最終センサから前記識別部へ最終入力する時点を、投入硬貨が前記最終センサの略中央を通過する時点とした硬貨識別装置。
2. 最終センサからの出力波形は、時間に対して略対称な波形を出力する識別センサを用いた請求項１に記載の硬貨識別装置。
3. 最終センサとして、材厚センサを用いた請求項２に記載の硬貨識別装置。
4. 最終センサ以外の少なくとも１個の識別センサの出力波形の中央点の時点に基づいて、前記最終センサ出力から識別部への入力を終了する請求項１に記載の硬貨識別装置。
5. 識別センサの出力波形の中央点の時点を、その識別センサの出力波形の前縁点の時点と後縁点の時点から求める請求項４に記載の硬貨識別装置。
6. ３個の識別センサを備え、最終センサ以外の識別センサの出力波形の中央点の時点に基づいて、前記最終センサから識別部への入力を終了する請求項１に記載の硬貨識別装置。

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