JP4973330B2 - 硬貨選別装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動販売機等に使用される硬貨選別装置およびその製造方法に関し、とくに硬貨選別センサ用の基板上にセンサコアとともにセンサコイルを固着してなる硬貨選別装置およびその製造方法に関する。

自動販売機等に内蔵される硬貨選別装置には、投入された硬貨の正偽を判定する硬貨選別センサが組み込まれている。
図３は、硬貨選別センサを備えた硬貨選別装置の概略構成を示す図である。

この図３に示すように、硬貨選別装置１は、その上面に硬貨２を投入するための硬貨投入口３を備え、ここから硬貨通路４が一定の傾斜を持って下方に向けて配置されている。この硬貨通路４の途中位置には、２つの硬貨選別センサ５ａ，５ｂが配置されており、硬貨通路４の下端に、正貨２ａと偽貨２ｂとに振り分けるゲート６が取り付けられている。このゲート６を硬貨選別センサ５ａ，５ｂからの信号によって切り換えることにより、ゲート６の下側に配置された正貨通路７および偽貨通路８に対して、硬貨通路４が選択的に連通可能となっている。

硬貨選別センサ５ａ，５ｂは、中空円筒形状の磁気センサであって、その周囲に高周波の発振磁界を形成することができる。硬貨２が硬貨通路４を通過するとき、これら硬貨選別センサ５ａ，５ｂが配置されている近傍では、それぞれ通過する硬貨２の外径および材質に応じて、それらの周囲に形成されている磁界の周波数が変化する。こうした周波数の変化に基づいて、通過する硬貨２の正偽を判別してゲート６が切り換えられる。

図４には、図３のＡ−Ａ断面に相当する従来の硬貨選別センサの構造を示す断面図である。
この図に示す硬貨選別センサ用の回路基板９には、硬貨選別センサ５ａ，５ｂ等が固定されている。ここでは、センサコイル１１と、センサコア１２とから構成されている硬貨選別センサ５ａだけを示している。

センサコイル１１は、センサコア１２の内部に固定用スペーサ１３とともに２液混合型の紫外線硬化接着剤１０ａにより接着されている。センサコア１２は、その外周壁面を覆う状態で２液混合型の紫外線硬化接着剤１０ｂにより回路基板９に接着され、センサコイル１１が回路基板９の所定位置で接触するように固定されている。

このような硬貨選別センサ５ａ（硬貨選別センサ５ｂも同じ。）を備えた硬貨選別装置の製造方法は、次の通りである。
最初に、センサコイル１１を固定用スペーサ１３とともにセンサコア１２に組み込んで、硬貨選別センサ５ａを構成する。回路基板９を介した裏面（図の左側）から永久磁石による治具（図示せず）を当てて、センサコイル１１の位置決めをする。この時、固定用スペーサ１３はセンサコア１２と回路基板９の間にはさまれて圧縮された状態となり、その反発力でセンサコイル１１を回路基板９に押し付ける作用をする。

この固定用スペーサ１３のセンサコイル１１を押し付ける作用が弱いと、単体での硬貨選別センサ５ａ，５ｂのインダクタンスにバラツキが生じることになる。したがって、この押し付け作用は、硬貨選別センサ５ａ，５ｂが接着剤１０ｂによって回路基板９に固定されるまで維持されている必要がある。

次に、２液混合用ディスペンサによって、２液混合型の紫外線硬化接着剤１０ａを構成する主剤と硬化剤の２液を所定量だけ計量混合し、センサコア１２に設けたスリット部（図示せず）からセンサコア１２の内部に滴下し、センサコイル１１の接着部に２液混合型の紫外線硬化接着剤１０ａを塗布する。また、センサコア１２の外周部にも２液混合型の紫外線硬化接着剤１０ｂを塗布する。

次に、２液混合型の紫外線硬化接着剤１０ｂが塗布された面を上にして、回路基板９をＵＶ（紫外線）照射のためのコンベア炉に送り込む。このコンベア炉は、高圧水銀ランプからＵＶ照度が２５０ｍＷ／ｃｍ²で照射されている状態に保持されており、コンベア炉を通過する時の硬貨選別センサ５ａ，５ｂへのＵＶ照射量が、３０００ｍＪ／ｃｍ²に設定されている。

これにより、センサコア１２の外周部に塗布された２液混合型の紫外線硬化接着剤１０ｂの硬化は短時間で完了する。また、ＵＶがあたらないセンサコア１２の内部では、２液混合型の紫外線硬化接着剤１０ａの常温硬化機能により、２５℃前後の硬化温度で、約３０分のインライン処理によって硬化が完了する。なお、２液混合型の紫外線硬化接着剤１０ａおよび１０ｂについては、最終的には、アニール条件として８０℃・３時間の工程で硬化を完了し、その接着強度が安定した状態となる。
特許第２８６１４１２号公報（段落番号［００３９］〜［００４７］、図２）

従来の硬貨選別装置のように、２液混合型の紫外線硬化接着剤を１種類だけ使用して、硬貨選別センサ５ａ，５ｂを回路基板９に接着する場合、硬化は短時間で完了するという利点がある反面、次のような問題が発生する。

まず、センサコア１２を回路基板９に接着するためには、プラスチック材料からなる回路基板９と、フェライト材料からなるセンサコア１２とでそれぞれ線膨張率が異なる材料間での接着が必要となる。本来であれば、接着部の破断対策として、接着剤自体の弾性率を高くして、その接着強度を高めることが可能である。しかし、線膨張率の差に起因する熱応力に対して、こうした高弾性率化による接続部の応力緩和ができず、界面剥離等による接着部の破断が発生してしまう。

そこで、熱応力によるセンサコア１２の割れ（クラック）を防止するため、ここで使用される２液混合型の紫外線硬化接着剤１０ａおよび１０ｂとしては、低弾性率のものを用いなければならない。

ところが、紫外線硬化接着剤１０ａおよび１０ｂが低弾性率接着剤であるため、硬貨選別装置１を使用する環境温度が上昇して、接着部が加熱によって柔らかくなると、センサコア１２とセンサコイル１１が回路基板９上で位置ズレを起こす。そのため、硬貨選別センサ５ａ，５ｂのインダクタンス値が変化し、硬貨選別装置が誤動作する等、硬貨を選別する機能が低下するという問題があった。

反対に、使用する２液混合型の紫外線硬化接着剤１０ｂの弾性率を高くして、耐熱性を向上させようとすると、センサコア１２の割れ（クラック）が発生する。この場合でも、同様に硬貨選別装置としての硬貨を選別する機能が低下する問題点が生じる。すなわち、紫外線硬化接着剤１０ａおよび１０ｂの弾性率は、硬貨選別センサ５ａ，５ｂのインダクタンス値の変化とトレードオフの関係となる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、硬貨選別装置の使用環境での温度上昇により発生する誤動作をなくして、信頼性の高い硬貨選別装置を提供することを目的とする。

また、本発明の別の目的は、信頼性の高い硬貨選別装置の製造方法を提供することである。

本発明では、上記問題を解決するために、硬貨選別センサ用の基板上にセンサコアとともにセンサコイルを固定してなる硬貨選別装置において、第１の接着剤によって前記センサコイルが前記センサコアに接着され、前記第１の接着剤より弾性率の低い第２の接着剤によって、前記センサコアが前記基板に接着されていることを特徴とする硬貨選別装置が提供される。

本発明によれば、センサコアおよびセンサコイルの接着に使用する接着剤と、センサコアを回路基板に固着する接着剤とで、それぞれ弾性率の異なる２種類の接着剤を使用することによって、位置ズレ等によるインダクタンス値の変化をなくし、コア破壊による誤動作等の問題をなくすことができる。

以下、図面を参照してこの発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る硬貨選別装置におけるセンサ部品の接着部を示す断面図である。図２は、第１の接着工程におけるセンサ部品単体の構成を示す断面図である。従来装置と対応する部材には、同一番号を付けている。

本発明の実施例は、センサコイル１１をセンサコア１２に接着する第１の接着工程と、センサコア１２を回路基板９に接着する第２の接着工程から成り立っている。
まず、図２を参照して、センサコイル１１をセンサコア１２に接着する工程について説明する。

中空円筒形状のセンサコイル１１をセンサコア１２にセットした後に、センサコア１２の開口１２ａから２液混合型の紫外線硬化接着剤１４ａを注入して、センサコイル１１とセンサコア１２の周壁面との間に塗布する。このときの紫外線硬化接着剤１４ａは、高弾性率かつ高熱変形温度のものを使用する。その後、ＵＶ（紫外線）照射のためのコンベア炉にのせて、紫外線硬化接着剤１４ａを硬化する。このコンベア炉には高圧水銀ランプが設置されており、ＵＶ照度が２５０ｍＷ／ｃｍ²、ＵＶ照射量が３０００ｍＪ／ｃｍ²となる条件でＵＶ照射されるから、紫外線硬化接着剤１４ａが短時間で硬化して、センサコイル１１はセンサコア１２の底部１２ｂに接着される。

ここで、紫外線硬化接着剤１４ａには、例えば弾性率が１６００ＭＰａ、熱変形温度が７５℃のデンカＵＶ−２０８（商品名）を使用する。センサコイル１１は、センサコア１２の底部１２ｂに接して取り付けられて、センサコイル１１がセンサコア１２の開口１２ａから内側に没入した状態となる。このため、センサ部品１５をその後、回路基板９に固定したとき、センサコイル１１がプラスチック材料からなる回路基板９上で位置ズレを起こしにくい。したがって、単体でのインダクタンス値の初期値のバラツキが少なくなり、センサ感度の安定性がよくなる。

次に、センサ部品１５を回路基板９上の所定位置に固定する第２の接着工程に移る。
フェライト材料からなるセンサコア１２にセンサコイル１１が接着されたセンサ部品１５を硬貨選別センサ用の回路基板９に組合せて、回路基板９を介した裏面（図の左側）から永久磁石の治具（図示せず）を当てて、センサコイル１１の位置決めをする。次に、低弾性率の紫外線硬化接着剤１４ｂを構成する２液を、２液混合ディスペンサによって所定量を計量混合し、センサコア１２の外周部に塗布する。

ここで、低弾性率の紫外線硬化接着剤１４ｂには、例えば弾性率が７００ＭＰａ、熱変形温度が１５℃のデンカＮＳ−５８（商品名）を使用する。次に、回路基板９は、紫外線硬化接着剤１４ｂが塗布された面を上にして、ＵＶ（紫外線）照射のためのコンベア炉を通過させる。このコンベア炉では、高圧水銀ランプからＵＶ照度が２５０ｍＷ／ｃｍ²で照射されている。その状態で、コンベア炉を通過する時のＵＶ照射量は、３０００ｍＪ／ｃｍ²となる。これにより、センサコア１２の外周部に塗布された２液混合型の紫外線硬化接着剤１４ｂの硬化が短時間で完了する。

その後、永久磁石の治具を取り外して、回路基板９への固着が完了する。さらに、その後に回路基板９には硬貨選別回路を構成する他の構成部品が取り付けられる。
なお、２液混合型の紫外線硬化接着剤１４ａ，１４ｂのうち、ＵＶがあたらない可能性のある部分については、２液混合型の常温硬化機能により、２５℃前後の硬化温度で、約３０分のインライン処理によって硬化が完了する。また、２液混合型の紫外線硬化接着剤１４ａ，１４ｂについては、最終的には、アニール条件として８０℃・３時間の工程で硬化を完了し、その接着強度が安定した状態となる。

以上、本発明によれば、硬貨選別センサ用のセンサコア１２とセンサコイル１１が硬貨選別装置の回路基板９に接着剤によって接着されている硬貨選別装置において、センサコア１２とセンサコイル１１の接着に使用する第１の接着剤１４ａと、センサコア１２と硬貨選別センサ用の回路基板９とを接着する第２の接着剤１４ｂについて、それぞれ弾性率の異なる２種類の接着剤を使用して、センサコア１２の割れ（クラック）が発生せず、かつセンサコイル１１が回路基板９上で位置ズレを起こすおそれもない。

その場合、２種類の接着剤１４ａ，１４ｂにおいて、センサコア１２とセンサコイル１１の接着に使用する第１の接着剤１４ａの弾性率と熱変形温度を高くし、センサコア１２を硬貨選別センサ用の回路基板９に接着する第２の接着剤１４ｂの弾性率、および熱変形温度を低くして使用している。

２種類の接着剤１４ａ，１４ｂには、基本的に２液混合型の紫外線硬化接着剤を使用して、ＵＶ硬化により早い硬化条件を確保し、構造上ＵＶが遮光される部分については、常温硬化機能を利用している。センサコア１２とセンサコイル１１の接着構造においては、センサコア１２の底部１２ｂ近傍にセンサコイル１１を接着した構造とする。

センサコア１２とセンサコイル１１を高弾性２液混合型の紫外線硬化接着剤で接着することにより、位置ズレ等によるインダクタンス値の変化をなくし、誤動作する問題点をなくすことができる。また、センサコア１２と回路基板９を低弾性２液混合型の紫外線硬化接着剤で接着することにより、プラスチックとフェライト材料のように、互いに線膨張率の違う材料を接着した場合に発生する熱応力でのセンサコア１２への割れを防止して、硬貨選別装置の使用環境温度（−２０℃〜＋６０℃）における誤動作を防止することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る硬貨選別装置におけるセンサ部品の接着部を示す断面図である。 第１の接着工程におけるセンサ部品単体の構成を示す断面図である。 硬貨選別センサを備えた硬貨選別装置の概略構成を示す図である。 図３のＡ−Ａ断面に相当する従来の硬貨選別センサの構造を示す断面図である。

符号の説明

９ 回路基板
１１ センサコイル
１２ センサコア
１４ａ，１４ｂ 紫外線硬化接着剤
１５ センサ部品

Claims (6)

1. 硬貨選別センサ用の基板上にセンサコアとともにセンサコイルを固定してなる硬貨選別装置において、
   第１の接着剤によって前記センサコイルが前記センサコアに接着され、
   前記第１の接着剤より弾性率の低い第２の接着剤によって、前記センサコアが前記基板に接着されていることを特徴とする硬貨選別装置。
2. 前記第１の接着剤は、前記第２の接着剤より熱変形温度が高く設定されていることを特徴とする請求項１記載の硬貨選別装置。
3. 前記第１の接着剤および前記第２の接着剤は、いずれも２液混合型の紫外線硬化接着剤であることを特徴とする請求項１記載の硬貨選別装置。
4. 前記第１の接着剤は、弾性率が１６００［ＭＰａ］以上であって、熱変形温度が７５［℃］以上であり、
   前記第２の接着剤は、弾性率が７００［ＭＰａ］以下であって、熱変形温度が１５［℃］以下であることを特徴とする請求項１記載の硬貨選別装置。
5. 前記センサコイルを前記センサコアの底部に接着することにより、前記センサコイルを前記基板から所定距離だけ離間した状態で固定したことを特徴とする請求項１記載の硬貨選別装置。
6. 硬貨選別センサ用の基板上にセンサコアとともにセンサコイルを固定してなる硬貨選別装置の製造方法において、
   第１の接着剤によって前記センサコイルを前記センサコアに接着する第１の接着工程と、
   前記第１の接着剤より弾性率の低い第２の接着剤によって、前記センサコアを前記基板に接着する第２の接着工程と、
   からなることを特徴とする硬貨選別装置の製造方法。

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