JP4584194B2

JP4584194B2 - 円盤状金属用識別装置

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Publication number: JP4584194B2
Application number: JP2006169899A
Authority: JP
Inventors: 英幸雲雀
Original assignee: Laurel Precision Machines Co Ltd
Current assignee: Laurel Precision Machines Co Ltd
Priority date: 2006-06-20
Filing date: 2006-06-20
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2026-06-20
Also published as: JP2008003672A

Description

この発明は、例えば硬貨等の円盤状金属を識別する円盤状金属用識別装置に関する。

円盤状金属を識別する円盤状金属用識別装置として、硬貨の真偽および金種を識別するものがある。この円盤状金属用識別装置では、矩形波で発信コイルを励磁し、硬貨通路を挟んで配設された受信コイルに生じる２つの周波数帯の信号から硬貨の外径と材質とを判別するものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、デジタル信号列で励磁コイルを励磁して、硬貨通路を挟んで配設された受信コイルで検出した信号をフーリエ変換して周波数成分毎のデータを求めてこれを基準データと比較して硬貨の真偽および金種を判別するものがある（例えば、特許文献２参照）。
さらには、中空円筒状のコアに巻回された１次コイルをパルス励磁し、中空円筒状のコアの中心に配置された中心コアに巻回された２次コイルに生じる誘導電圧をサンプリングしてその電圧変化によって円盤状金属の性状異常を検出するものがある（例えば、特許文献３参照）。
特開平１−２５１２９２号公報特開平８−４４９２６号公報特開平１１−３２６２８４号公報

しかしながら、上述した矩形波で発信コイルを励磁し、硬貨通路を挟んで配設された受信コイルに生じる２つの周波数帯の信号から硬貨の外径と材質とを判別する円盤状金属用識別装置では、硬貨通路を挟んで励磁コイルと発信コイルとを配設した透過形のセンサであるため、構成が複雑で部品点数が増加してセンサの小型化が困難であるという課題がある。さらに、この１番目の円盤状金属用識別装置では、周波数帯が特定されるため、円盤状金属における多種の材質や特徴検出が困難である。

さらに、上述したデジタル信号列で励磁コイルを励磁して、硬貨通路を挟んで配設された受信コイルで検出した信号をフーリエ変換して周波数成分毎のデータを求めてこれを基準データと比較して硬貨の真偽および金種を判別する円盤状金属用識別装置では、周波数成分毎のデータを求める際にフーリエ変換を行うため、大量のデータサンプリングが必要となり、処理の高速化が困難となる。時系列データを直接比較判定することも可能であるが、多数の時系列データを超高速処理する必要があるため、コストを増加することなしに高精度化を図るのが困難であるという課題がある。

そして、上述した中空円筒状のコアに巻回された１次コイルをパルス励磁し、中空円筒状のコアの中心に配置された中心コアに巻回された２次コイルに生じる誘導電圧をサンプリングしてその電圧変化によって円盤状金属の性状異常を検出する円盤状金属用識別装置では、硬貨通路を挟んで励磁コイルと発信コイルとを配設する構成ではないが、１次コイルと２次コイルとによる送受信型であるため、構成が複雑になり、小型化が困難で微細部の特徴検出には不向きであるという課題がある。また、この３番目の円盤状金属識別装置においても周波数帯が特定されるため円盤状金属における多種の材質や特徴を検出するのは困難である。

本発明は、これら課題に鑑みてなされたもので、円盤状金属における多種の特徴を簡単な構造で高速かつ高精度に識別することができるとともに小型化を図ることができる円盤状金属用識別装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、パルスで駆動され検出対象である円盤状金属（例えば、実施の形態における円盤状金属１０）の電磁気的特性を検出する検出コイル（例えば、実施の形態における検出コイル１９ａ）と、該検出コイルと同一の構造を有するとともに、前記検出コイルと同一のパルスで駆動される基準コイル（例えば、実施の形態における基準コイル１９ｂ）とを有する反射形渦電流センサ（例えば、実施の形態における反射型渦電流センサ２０）と、前記検出コイルの出力と前記基準コイルの出力とを差動増幅する差動増幅手段（例えば、実施の形態における差動増幅部３５）と、該差動増幅手段の出力に基づいて前記円盤状金属を識別する識別手段（例えば、実施の形態におけるコントローラ３７）とを備え、前記識別手段は、予め測定されて所定のピークレベルで正規化された基準波形と、前記差動増幅手段から出力された電圧波形を前記ピークレベルで正規化した電圧波形とをパターンマッチングして該電圧波形と適合する前記基準波形に基づいて検出対象である前記円盤状金属の厚さおよび材質を識別することを特徴とする。
このように構成することで、検出コイルを駆動するパルスが幅広い周波数成分を含むため、円盤状金属の多種の特徴を電磁気的特性として検出できる。
また、検出コイルと同一の構造を有する基準コイルの出力と検出コイルの出力とを差動増幅手段によって差動増幅することで、検出コイルの出力に重畳する温度変化等の外乱であるコモンモードノイズを除去し、このコモンモードノイズが除去された差動増幅回路の出力に基づいて識別手段で円盤状金属の厚さおよび材質を識別することができる。
さらに、反射形渦電流センサを用いることで、回路構成が簡素化されるとともに、円盤状金属に対して一方にのみ配置されるため、高いスペース効率が得られてセンサ部分の小型化が図れる。

また、予め測定された基準波形と、差動増幅手段から出力された波形とを、例えばパターンマッチングなどによって比較し、差動増幅手段から出力された波形と適合する基準波形に基づいて円盤状金属を識別することができる。

さらに、同一材質、同一厚さの円盤状金属であれば、検出コイルから円盤状金属までの距離の変化にかかわらず、同一特性の出力波形を得ることができる。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、前記識別手段は、前記差動増幅手段から出力される波形の減衰特性から検出対象である前記円盤状金属の厚さを識別することを特徴とする。
このように構成することで、例えば、円盤状金属が同一の材質であれば、差動増幅手段から出力される波形の減衰特性は円盤状金属の厚さに応じて変化するため、識別手段で作動増幅手段から出力される波形の減衰特性の変化に基づいて円盤状金属の厚さを識別することができる。

請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記基準コイルおよび前記検出コイルは、円盤状のベース部（例えば、実施の形態におけるベース部２１）と、該ベース部に対して垂直に立ち上がる柱状部（例えば、実施の形態における柱状部２２）と、該柱状部の周囲に配置され前記ベース部に対して垂直に立ち上がる円筒状の外壁部（例えば、実施の形態における外壁部２３）とを備えたポットコア（例えば、実施の形態におけるコア２４ａ，２４ｂ）をそれぞれ有し、前記基準コイルの前記ポットコアと前記検出コイルの前記ポットコアとは、各々の前記ベース部を対向させて配置されていることを特徴とする。
このように構成することで、検出コイルと互いのベース部を対向させて配置された基準コイルの磁界が、電磁気的作用を及ぼす円盤状金属の影響を受けることを防止するとともに、基準コイルと円盤状金属の電磁気的特性を検出する検出コイルとを隣接配置することができるため、反射型センサを小型化することができる。

請求項１に記載した発明によれば、検出コイルを駆動するパルスが幅広い周波数成分を含むため、円盤状金属の多種の特徴を電磁気的特性として検出できる。したがって、円盤状金属における多種の特徴を高速かつ高精度に識別することができる効果がある。
また、検出コイルと同一の構造を有する基準コイルの出力と検出コイルの出力とを差動増幅手段によって差動増幅することで、検出コイルの出力に重畳する温度変化等の外乱であるコモンモードノイズを除去し、このコモンモードノイズが除去された差動増幅回路の出力に基づいて識別手段で円盤状金属の厚さおよび材質を識別することができるため、さらに正確な識別を行うことができる効果がある。
そして、反射形渦電流センサを用いることで、回路構成が簡素化されるとともに、円盤状金属に対して一方にのみ配置されるため、高いスペース効率が得られてセンサ部分の小型化が図れるとともに、小型化することで円盤状金属の微細な部分の性状の検査が可能になる。したがって、装置全体の小型化を図ることができるという効果がある。

また、予め測定された基準波形と、差動増幅手段から出力された波形とを、例えばパターンマッチングなどによって比較し、差動増幅手段から出力された波形と適合する基準波形に基づいて円盤状金属を識別することができるため、高速かつ高精度に円盤状金属を識別することができる効果がある。

さらに、同一材質、同一厚さの円盤状金属であれば、検出コイルから円盤状金属までの距離の変化にかかわらず、同一特性の出力波形を得ることができるため、検出コイルと円盤状金属との距離に応じて基準波形を準備する必要がなく、基準波形の記憶領域を削減することができる効果がある。

請求項２に記載した発明によれば、請求項１の効果に加え、例えば、円盤状金属が同一の材質であれば、差動増幅手段から出力される波形の減衰特性は円盤状金属の厚さに応じて変化するため、識別手段で作動増幅手段から出力される波形の減衰特性の変化に基づいて円盤状金属の厚さを識別することができる。したがって、円盤状金属の厚さを高精度に検出することができる。

請求項３に記載した発明によれば、請求項１又は２の効果に加え、検出コイルと互いのベース部を対向させて配置された基準コイルの磁界が、電磁気的作用を及ぼす円盤状金属の影響を受けることを防止するとともに、円盤状金属の電磁気的特性を検出する検出コイルと基準コイルとを隣接配置することができるため、検出コイルと基準コイルとの出力に重畳するコモンモードノイズを除去しつつ反射型渦電流センサを小型化することができる。したがって、さらに高いスペース効率が得られてセンサ部分の小型化が図れる効果がある。

本発明の実施の形態における円板状金属用識別装置を図１〜図７を参照して以下に説明する。
第１の実施の形態の円板状金属用識別装置１１は、円板状金属１０の識別を行うもので、例えば硬貨の真偽および金種の識別を行う硬貨識別装置に適用でき、円盤状金属１０の入金を行う硬貨入金機、硬貨の入金および出金を行う硬貨入出金機等に組み込まれるものである。

第１の実施の形態の円板状金属用識別装置１１は、図１（ａ），（ｂ）に示すように、上流側から一枚ずつ分離して繰り出される円盤状金属１０を搬送する搬送路１２に設けられている。この搬送路１２は、平坦な搬送面１３とこの搬送面１３の搬送方向に直交する方向の両側に立ち上がる一対の壁面１４，１４とを有する非磁性材料（例えば合成樹脂材料）からなる搬送路本体１５と、この搬送路本体１５の搬送面１３上の円盤状金属１０を搬送面１３に対し反対側から搬送面１３に押し付けて搬送する搬送ベルト１６とを有している。なお、一対の壁面１４，１４の間隔は取り扱う最大外径の円盤状金属１０の直径よりも若干広くされている。

第１の実施の形態の円板状金属用識別装置１１は、搬送路本体１５の裏側に搬送面１３と平行をなし円盤状金属１０の搬送方向に直交する方向の略中央に検出コイル１９ａおよび基準コイル１９ｂを備えた反射型渦電流センサ２０を有している。この反射型渦電流センサ２０の検出コイル１９ａおよび基準コイル１９ｂは同一形状に形成されたものであり、図２に示すように、検出コイル１９ａのコア２４ａと基準コイル１９ｂのコア２４ｂとは同一形状となっている。なお、検出コイル１９ａ、基準コイル１９ｂは同一形状であるため、以下検出コイル１９ａを一例としてその構成を説明し、基準コイル１９ｂについては検出コイル１９ａとの相違点についてのみ説明する。

検出コイルのコア２４ａは、いわゆるポット状のポットコアであって、図２に示すように、略円板形状のベース部２１と、このベース部２１の中心からベース部２１に対して略垂直に立ち上がる柱状部２２と、この柱状部２２の周囲に配置され、ベース部２１の外周縁からベース部２１に対し略垂直に立ち上がる外壁部２３とを備えている。また、このコア２４ａは、柱状部２２と外壁部２３とが同長さをなしており略Ｅ字状断面をなしている。

検出コイル１９ａは、コア２４ａの柱状部２２にベース部２１に沿ってそれぞれ巻回されるコイル２０ｃを有している。そして、このような検出コイル１９ａが柱状部２２および外壁部２３のベース部２１とは反対の端面（以下、単に端面と呼ぶ）２５ａを搬送路本体１５の裏面に対向させて配置されている。

一方、基準コイル１９ｂは上記検出コイル１９ａと対称に配置されている。具体的には、基準コイル１９ｂの柱状部２２および外壁部２３のベース部２１とは反対の端面（以下、単に端面と呼ぶ）２５ｂが搬送路本体１５の裏面と同方向を向いて配置され、かつ、コア２４ａ，２４ｂのベース部２１，２１の底面が互いに対向して配置されている。ここで、コア２４ａの端面２５ａとコア２４ｂの端面２５ｂとは、互いに外側を向いた状態となるので、コア２４ａの磁束分布がコア２４ａの磁束分布に実質的に影響を与えることがなく、また、コア２４ｂの磁束分布もコア２４ｂの磁束分布に実質的に影響を与えることはない。なお、検出コイル１９ａと基準コイル１９ｂとは、側面方向から見た場合に、図２中の破線で示すように、ベース部２１とは反対側の柱状部２２の端面２５ａから上面視略放射状（図示せず）に分かれてそれぞれベース部２１とは反対側の外壁部２３の端面２５ａに断面略円弧状に至るイメージの磁束分布が得られることになる。

すなわち、基準コイル１９ｂは、前述した検出コイル１９ａと対称に配置されているので、その磁束分布も対称位置となり、基準コイル１９ｂの磁束分布が、円盤状金属１０が通過する側と反対側になるため、基準コイル１９ｂが円盤状金属１０による影響を受けることはない。ここで、この基準コイル１９ｂの近傍には、その磁束分布に大きな影響を及ぼす円盤状金属１０以外の物体、例えば、強磁性体などが配置されないようになっている。

第１の実施の形態の円板状金属用識別装置１１は、上記した搬送路１２で搬送されることで円盤状金属１０が反射型渦電流センサ２０の磁界を横切る際のコイル２０ｃのインピーダンス特性から当該円盤状金属１０の材質および厚さを識別する図３に示す識別装置２７を有している。

この識別装置２７は、クロック信号を発生するクロック発生部２８と、クロック発生部２８で発生したクロック信号に基づいてパルス波形を整形するパルス波形整形部２９と、パルス波形整形部２９で波形整形したパルス波形に従って電流増幅して検出コイル１９ａと基準コイル１９ｂとを駆動する駆動電流増幅部３０と、駆動電流増幅部３０に基準電圧を与える基準電圧発生部３１とを有している。

また、識別装置２７は、検出コイル１９ａに流れる電流を電圧に変換する検出コイル１９ａ用の電流電圧変換部３２と、基準コイル１９ｂに流れる電流を電圧に変換する基準コイル１９ｂ用の電流電圧変換部３３と、電流電圧変換部３２および電流電圧変換部３３における変換率を制御する増幅制御部３４と、電流電圧変換部３２から出力される電圧信号と電流電圧変換部３３から出力される電圧信号とを差動増幅する差動増幅部（差動増幅手段）３５と、差動増幅部３５で増幅された検出信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部３６と、Ａ／Ｄ変換部３６でＡ／Ｄ変換された検出信号が入力されるコントローラ（識別手段）３７とを有している。コントローラ３７は、元々クロック発生部２８で発生させているクロック信号を修正させるべきか否かをフィードバック制御するとともに、基準電圧発生部３１の基準電圧値と、増幅制御部３４における変換率とを必要に応じて制御している。

さらに、コントローラ３７は、検出コイル１９ａに流れる駆動電流の特性、具体的には検出コイル１９ａのインピーダンスの変化に伴う駆動電流の増減特性から円盤状金属１０の材質および厚さを識別するようになっている。

以下、コントローラ３７における円盤状金属１０の識別について図４から図７に基づいて説明する。
まず、図１に示すような搬送方式で搬送する場合であって、円盤状金属１０が搬送路１２で搬送される搬送速度が一定で、円盤状金属１０と反射型渦電流センサ２０とが最も近づいたときの距離（以下リフトオフｄという）が変化せずにいつも一定（既知）である場合、円盤状金属１０が検出コイル１９ａから発生している磁界を横切ると、検出コイル１９ａのインピーダンスが変化して、検出コイル１９ａに流れる電流が変化をすることとなる。このとき、検出コイル１９ａおよび基準コイル１９ｂのそれぞれの通電電流を電圧に変換して差動増幅した電圧波形、すなわち差動増幅部３５から出力される電圧波形は、円盤状金属１０の材質、厚さ毎に異なった特性を示す。

ここで、上記円盤状金属１０は、実質的に検出コイル１９ａの磁界だけを横切ることとなるため、検出コイル１９ａに流れる電流だけが変化することとなるが、差動増幅部３５では、検出コイル１９ａの近傍に配置され、この検出コイル１９ａと同様の環境に置かれた基準コイル１９ｂと、前述した検出コイル１９ａとの出力を差動増幅しているため、検出コイル１９ａと基準コイル１９ｂとに等しく重畳する温度変化等の外乱であるコモンモードノイズが除去される。なお、円盤状金属１０が反射型渦電流センサ２０に接近していないときには、検出コイル１９ａと基準コイル１９ｂとから出力される電圧波形が等しくなるため、差動増幅部３５の出力は実質的に０Ｖとなる。

上記材質毎の電磁気的特性（電圧波形の変化特性）を具体的に説明すると、図４に示すように、例えば、縦軸を電圧（Ｖ）、横軸を時間（ｔ）とした場合、１ｋＨｚのパルス（矩形波）で反射型渦電流センサ２０を駆動し、厚さが等しく材質が銅、真鍮、チタン合金、鉄の円盤状金属１０をそれぞれ検出すると、その最大値（ピークレベル）は銅＞真鍮＞鉄＞チタン合金という関係になり、材質毎に異なった最大値を示すこととなる。さらに、この材質毎の電圧波形の減衰特性は、例えば波形の波尾長（いわゆる波頭から５０％減衰時の時間ｔ１−ｔ４）で見れば、銅（ｔ１）＞真鍮（ｔ２）＞チタン合金（ｔ３）＞鉄（ｔ４）という関係になる。ここで、波尾長は、長くなるほど減衰時の電圧波形の傾斜角度が小さく（緩やかに）なり、一方、短くなるほど減衰時の波形の傾斜角度が大きく（急に）なる。

したがって、コントローラ３７では、差動増幅部３５から出力された材料毎の電圧波形の最大値、および、減衰時の傾斜角度に注目して、円盤状金属１０の材質を識別するようにしている。なお、電圧波形の減衰特性として、その最大値から一番初めに基準電位（例えば０Ｖ）に至るまでの時間も上述した波尾長の長さと同様に銅＞真鍮＞チタン合金＞鉄という関係になるのでこの部分で円盤状金属１０の材質を識別するようにしてもよい。

このように、厚さが同一の円盤状金属１０が通過した時に検出コイル１９ａで検出される電磁気的特性（電圧波形の変化特性）が異なるため、コントローラ３７は、予め取り扱うすべての円盤状金属１０の材質毎の電圧波形をマスタデータとして記憶しており、差動増幅部３５から出力される電圧波形と、予め記憶されたマスタデータとを比較して、例えば、これらの波形をパターンマッチングを行うことにより、円盤状金属１０の材質を割り出すようにしている。ここで、検出コイル１９ａおよび基準コイル１９ｂを駆動する波形、つまりパルス波形整形部２９の出力として多くの高調波成分を含む矩形波を用いることで、差動増幅部３５から出力される電圧波形として、円盤状金属１０の各周波数における電磁気的特性を合成したものが得られることとなる。

ところで、搬送路１２を搬送される円盤状金属１０は、搬送ベルト１６によって搬送面１３に押し付けられている場合は問題ないが、筒状の搬送路を落下する場合には、搬送される円盤状金属１０と検出コイル１９ａとのリフトオフｄ（図５参照）が変化する。図６は材質が銅の円盤状金属１０を用いてリフトオフｄをそれぞれ０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍに設定した場合に差動増幅部３５から出力される電圧波形の変化を示したものである。この図６に示す電圧波形では、リフトオフｄの値にかかわらず差動増幅部３５から出力される電圧波形の実質的な変化率は一定となっている。すなわち、各リフトオフｄの電圧波形をある一つの最大値（ピークレベル）で正規化すると、各リフトオフｄの電圧波形は実質的に同一の形状となる。そのため、コントローラ３７で前述したマスタデータと、差動増幅部３５から出力される電圧波形を正規化したものとをパターンマッチングすることで、リフトオフｄ毎のマスタデータを用意しなくても、差動増幅部３５から出力される電圧波形に基づいて円盤状金属１０の電磁気的特性を識別することができる。ここで、上述したマスタデータは適宜の最大値で正規化されており、通常は、このマスタデータの最大値に応じて差動増幅部３５から出力される電圧波形を正規化することとなる。なお、上述のリフトオフｄを電圧波形のピークレベルから判定することもできる。

さらに、取扱う円盤状金属１０の材質が同一であって厚さだけが異なる場合、この厚さに応じて差動増幅部３５から出力される電圧波形が変化する。
ここで、渦電流の浸透深さは、以下の（１）式で求めることができる。

この（１）式において、ｆは周波数（Ｈｚ）、μは透磁率（Ｈ／ｍ）、σは導電率（Ｓ／ｍ）を示している。

上記渦電流の浸透深さは周波数の関数であり、電圧波形の最大値付近では高周波成分による円盤状金属１０の電磁気特性に従い、検出コイル１９ａに近い円盤状金属１０の表層の特性が現れる。そして、最大値から時間が経過するにつれて低周波成分による渦電流の浸透深さに応じた被検査体の内層の電磁気的特性が現れることとなる。

図７は、前述したリフトオフｄが一定のとき、円盤状金属１０の材質がアルミニウムで、それぞれ厚さが異なる（厚さｈ３＞ｈ２＞ｈ１）場合の差動増幅部３５から出力される電圧波形を示しており、これら円盤状金属１０は、その厚さに応じてその減衰特性が変化する。上記周波数成分の違いにより、時間ｔ１までは厚さｈ１，ｈ２，ｈ３の各減衰特性は同一となり、時間ｔ１から時間ｔ２までの間では、厚さｈ２，ｈ３の減衰特性が同一のまま、最も薄い厚さｈ１の円盤状金属１０の減衰率だけが大きくなる。そして時間ｔ２以降は、厚さｈ３の減衰率よりも薄い厚さｈ２の円盤状金属１０の減衰率が大きくなる。

以上説明したように、コントローラ３７では、電圧波形のピークレベル付近でパターンマッチングによって円盤状金属１０の材質の識別を行うことができ、さらに電圧波形全体又は電圧波形の減衰部分でのパターンマッチングによって、円盤状金属１０の材質、厚さの識別が可能となる。なお、渦電流の浸透深さに応じた被検査体内部の電磁気的特性を、電圧波形の減衰特性として検出することができるので、単一素材で形成された円盤状金属１０の識別に限らず、例えば、異なった材質を積層した複合材で形成された円盤状金属１０の識別も可能となる。

したがって、上述した実施の形態によれば、識別装置２７のパルス波形整形部２９から出力される検出コイル１９ａを駆動するパルスが幅広い周波数成分を含むため、多種の材質や厚さの円盤状金属１０のそれぞれの特徴を電磁気的特性として検出できる。したがってコントローラ３７で円盤状金属１０における多種の材質や特徴を高精度に識別することができる。

また、検出コイル１９ａと同一の構造を有する基準コイル１９ｂの出力と検出コイル１９ａの出力とを差動増幅部３５によって差動増幅することで、検出コイル１９ａの出力に重畳する温度変化等の外乱であるコモンモードノイズを除去し、このコモンモードノイズが除去された差動増幅部３５の出力に基づいてコントローラ３７で円盤状金属１０の厚さおよび材質を識別することができるため、さらに正確な識別を行うことができる。

そして、反射形渦電流センサ２０を用いることで、回路構成が簡素化されるとともに、搬送路１２で搬送される円盤状金属１０に対して反射型渦電流センサ２０が一方にのみ配置されるため、高いスペース効率が得られて円盤状金属１０の金種および真偽を識別するセンサ部分の小型化が図れるとともに、小型化することで円盤状金属の微細な部分の性状の検査が可能になる。この結果、円盤状金属用識別装置１１の小型化を図ることができる。

また、予め測定されたマスタデータと、差動増幅部３５から出力された電圧波形とを、例えばパターンマッチングなどによって比較し、差動増幅部３５から出力された波形と適合するマスタデータに基づいて円盤状金属１０の材質、厚さを識別することができるため、高速かつ高精度に円盤状金属１０を識別することができる。

さらに、同一材質、同一厚さの円盤状金属１０であれば、検出コイル１９ａから円盤状金属１０までの距離の変化にかかわらず、同一特性の出力波形を得ることができるので、検出コイル１９ａと円盤状金属１０との距離に応じてマスタデータを準備する必要がなく、マスタデータの記憶領域を削減することができる効果がある。

そして、例えば円盤状金属１０が同一の材質であれば、差動増幅部３５から出力される電圧波形の減衰特性は円盤状金属１０の厚さに応じて変化するため、コントローラ３７で作動増幅部３５から出力される波形の減衰特性の変化に基づいて円盤状金属１０の厚さを識別することができる。したがって、円盤状金属の厚さを高精度に検出することができる。

さらに、検出コイル１９ａに対して基準コイル１９ｂを対称位置に配置することで、基準コイル１９ｂで発生する磁界が、電磁気的作用を及ぼす円盤状金属１０の影響を防止することができるとともに、円盤状金属１０の電磁気的特性を検出する検出コイル１９ａと基準コイル１９ｂとを隣接配置することができるため、検出コイル１９ａと基準コイル１９ｂとの出力に重畳するコモンモードノイズを除去しつつ反射型渦電流センサ２０を小型化することができる。したがって、さらに高いスペース効率が得られてセンサ部分の小型化が図れる。

なお、上述した実施の形態では、検出コイル１９ａに対して基準コイル１９ｂを対称位置に配置することは必ずしも必須ではなく、基準コイル１９ｂは、検出コイル１９ａと同一の特性を持ちその磁束が検出コイル１９ａの磁束や他の電磁的作用を及ぼす物体と干渉しない位置に設けられれば良く、そのため、基準コイル１９ｂの配置の自由度が高く、また、搬送路１２におけるセンサ構成をよりコンパクトにすることができる。加えて、検出コイル１９ａにポット形のポットコアを用いたが、これに限られるものではなく、他の形状のコアを用いてもよい。また、検出コイル１９ａを空芯コイルにしてもよい。さらに、検出コイル１９ａの大きさは検出対象となる円盤状金属１０の大きさや目的に応じて適宜選択すればよい。また、被検査体が円盤状金属１０の場合について説明したが、円盤状金属であれば円盤状金属１０に限られるものではない。

さらに、駆動パルスの周波数は、識別の目的に応じて適宜選択すればよく、例えば、被検査体の表層部分の性状のみの検査が目的であれば数百ｋＨｚの周波数まで使用可能であり、厚さが大きい被検査体の内部性状まで検出するのであれば数ｋＨｚ程度の周波数とすればよい。また、連続ではなく単一のパルスでも識別は可能である。さらに矩形波に限られるものではなく、複数の周波数成分を含む非正弦波であれば、例えば、三角波でもよい。そして、上述した実施の形態では、電圧波形とマスタデータとのパターンマッチングで識別したが、目的とする検査に必要な複数のタイミングにおけるデータ（電圧値等）の比較をすることにより識別するようにしてもよい。

また、検出コイル１９ａおよび基準コイル１９ｂを備えた反射型渦電流センサ２０を設ける搬送路本体１５を非磁性材料（例えば合成樹脂材料）によって構成することは必ずしも必須ではなく、少なくとも、検出コイル１９ａの磁束が及ぶ範囲を含む搬送面１３の一部を、例えば強化ガラス板などの非磁性材料によって構成するようにしても良い。

本発明の実施の形態における円盤状金属用識別装置を示す平面図（ａ）および側断面図（ｂ）である。本発明の実施の形態における反射形渦電流センサを示す拡大断面図である。本発明の実施の形態における円盤状金属用識別装置を示すブロック図である。本発明の実施の形態における円盤状金属の材質を変化させた場合の差動増幅部から出力される電圧波形を示すグラフである。本発明の実施の形態における円盤状金属と反射型渦電流センサとのリフトオフを示す説明図である。本発明の実施の形態における円盤状金属のリフトオフを変化させた場合の差動増幅部から出力される電圧波形のグラフである。本発明の実施の形態における円盤状金属の厚さを変化させた場合の差動増幅部から出力される電圧波形のグラフである。

符号の説明

１０円盤状金属
１９ａ検出コイル
１９ｂ基準コイル
２０反射型渦電流センサ
３５差動増幅部（差動増幅手段）
３７コントローラ（識別手段）
２１ベース部
２２柱状部
２３外壁部
２４ａコア
２４ｂコア

Claims

パルスで駆動され検出対象である円盤状金属の電磁気的特性を検出する検出コイルと、該検出コイルと同一の構造を有するとともに、前記検出コイルと同一のパルスで駆動される基準コイルとを有する反射形渦電流センサと、
前記検出コイルの出力と前記基準コイルの出力とを差動増幅する差動増幅手段と、
該差動増幅手段の出力に基づいて前記円盤状金属を識別する識別手段とを備え、
前記識別手段は、
予め測定されて所定のピークレベルで正規化された基準波形と、前記差動増幅手段から出力された電圧波形を前記ピークレベルで正規化した電圧波形とをパターンマッチングして該電圧波形と適合する前記基準波形に基づいて検出対象である前記円盤状金属の厚さおよび材質を識別することを特徴とする円盤状金属用識別装置。
前記識別手段は、前記差動増幅手段から出力される波形の減衰特性から検出対象である前記円盤状金属の厚さを識別することを特徴とする請求項１に記載の円盤状金属用識別装置。
前記基準コイルおよび前記検出コイルは、円盤状のベース部と、該ベース部に対して垂直に立ち上がる柱状部と、該柱状部の周囲に配置され前記ベース部に対して垂直に立ち上がる円筒状の外壁部とを備えたポットコアをそれぞれ有し、前記基準コイルの前記ポットコアと前記検出コイルの前記ポットコアとは、各々の前記ベース部を対向させて配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の円盤状金属用識別装置。