JP5130704B2 - 硬貨処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動販売機などに用いられ、投入された硬貨が釣銭収納部に金種別に振分けて収納され、釣銭収納部から所定の金額だけ釣銭の払い出しを行う硬貨処理装置に関し、とくに一枚の回路基板に硬貨の有無を検出するためのセンサ回路を配置した硬貨処理装置に関する。

自動販売機などでは、投入された硬貨を鑑別して正貨を釣銭チューブに収納し、かつ収納された硬貨を釣銭等として払い出す硬貨処理装置（コインメック）が用いられている。この種の発明については、たとえば特許文献１に記載がある。

図７は、硬貨処理装置の外観を示す正面図である。
同図において、上部に硬貨の投入口１０ａが配置されたコインメック本体１０は、大別して上から順に返却開閉部２０、検銭部３０、釣銭収納部４０、および硬貨払出部５０の各部分からなる。ここで返却開閉部２０は、投入口１０ａから入って落下する硬貨を下方の検銭部３０に導く硬貨通路を形成し、かつ硬貨通路に詰まった硬貨を排出する機構部分を備えている。検銭部３０は、投入された硬貨の真偽および金種などを判定する電子式の検銭手段（リジェクタ）を構成している。釣銭収納部４０は複数の釣銭チューブ４１〜４５を備え、５００円、５０円、１０円、１００円の各硬貨、および補助硬貨（ＳＵＢ）がそれぞれの釣銭チューブ４１〜４５内に金種別に予め格納され、さらに検銭された硬貨が釣銭用として収納保持される。硬貨払出部５０には、つぎに述べる釣銭払出（ペイアウト）機構とその制御回路などが配置されている。

図８は、硬貨払出部５０の釣銭払出機構を示す斜視図である。
硬貨払出部５０の釣銭払出機構は、コインメック本体１０の最下部に設けられ、その上部には、５本の釣銭チューブが一体に構成された釣銭収納部４０を手前側から嵌め込むためのスペースが形成されている。この釣銭払出機構は、モータ５１からギヤを介して駆動される払出板５２、受け板５３などによって構成されている。払出板５２には、図７に示す釣銭チューブ４１〜４５の５００円、５０円、１０円、１００円および補助硬貨用の筒孔と合致するように、５つの釣銭払出孔が形成されている。ギヤボックス５４には、払出板５２を図の前後方向に往復駆動するための駆動カムなどが組み込まれている。

釣銭収納部４０に積重なって収納された硬貨は、釣銭チューブ４１〜４５内の最下端の１枚が払出板５２の釣銭払出孔によって引抜かれる。受け板５３は、払出板５２の釣銭払出孔の下方にあって、それぞれの釣銭払出孔から硬貨の落下を阻止するが、選択された受け板５３だけが払出板５２と連結して移動することで、特定金種の硬貨が選択されて釣銭出口５５から払い出されるようになっている。

このようなコインメックでは、硬貨払出部５０から所定金額の釣銭を払い出すために、釣銭チューブ４１〜４５内の硬貨の有無を常に判定している必要がある。そこで、制御基板６０やセンサ基板７０などが釣銭チューブ４１〜４５の背後に配置されている。制御基板６０には、釣銭払出機構の硬貨払出動作を制御する制御回路が設けられている。なお、この制御基板６０には、釣銭収納部４０の釣銭チューブ４１〜４５が満杯かどうかを検知するフルセンサや、硬貨処理装置全般の制御を行う制御回路などが搭載されている。

また、センサ基板７０には、釣銭収納部４０の釣銭の有無を検出するセンサ回路として、エンプティセンサ７１〜７５が設けられる。これらのエンプティセンサ７１〜７５は非接触のセンサとして、たとえば磁気センサがそれぞれ釣銭チューブ４１〜４５の下端附近に配置され、それぞれの磁気センサ出力を制御基板６０に転送することによって、硬貨が最低枚数以下になったかどうかを知らせている。

図９は、従来の硬貨処理装置で使用されている制御基板の構成を示す図である。
ここでは、制御基板６０には図示しない制御回路とともに５つの磁気センサがフルセンサ６１〜６５として実装されている。また、制御基板６０とは別に二枚のセンサ基板７０，８０には、それぞれ上述したエンプティセンサ７１〜７５とつり確センサ８１が実装され、これらの基板７０，８０が制御基板６０との間で互いにコネクタケーブル９１，９２により接続されている。なお、つり確センサ８１は、釣銭払出動作における硬貨詰まりが生じていないことを確認するための磁気センサである。

上述した従来の硬貨処理装置では、磁気センサとしてセンサコイルが使用されていた。磁気センサは、センサコイルのインダクタンスＬと、コンデンサのキャパシタンスＣとでＬＣ発振回路が構成され、コイル近傍に硬貨などの金属が近づいて、コイルの磁界内に入ると発振振幅が小さくなることを利用して、硬貨の有無を検知していた。

ここで、回路基板に実装される制御回路と、センサ回路と、磁気センサとに関する従来の構成例について説明する。
図１０は、従来の回路基板の構成例を示す図であって、（Ａ）は制御回路を実装した回路基板にセンサ回路を実装した例を示し、（Ｂ）は磁気センサを実装した回路基板にセンサ回路を実装した例を示している。

図１０において、（Ａ）は、制御回路７が実装されている回路基板１ａの側にセンサ回路６を実装した場合を示している。このように、制御回路７が実装されている回路基板１ａとは別のセンサ基板１ｂに、磁気センサのセンサコイル２，３，４だけが実装され、回路基板１ａのセンサ回路６とは、コネクタケーブル８によって接続されている。

一方、図１０の（Ｂ）には、センサコイル２，３，４がセンサ回路６とともにセンサ基板１ｂに配置された場合を示している。このセンサ基板１ｂ上のセンサ回路６は、回路基板１ａ上の制御回路７とコネクタケーブル８によって接続されている。
特開２００４−１３３６４号公報（段落番号［００１１］〜［００１４］、および図１）

センサ基板にセンサコイルだけを実装している場合、センサ回路は、センサコイルと接続されてＬＣ発振回路を構成しているので、これらの間にコネクタケーブルが介在していると、そのコネクタ部分での接触抵抗の影響を受けて、発振出力が変動する場合があり、また、コネクタケーブルのコネクタ部分の経時変化によってセンサ回路における検出精度が低下するなど、電気的接続の不具合を生じやすかった。とくに、自動販売機などのように外気に直接晒される装置に組み込んで使用される硬貨処理装置では、湿気の影響によってコネクタ部分の接触抵抗が増大しやすく、センサ信号系統で電気的接続に不具合が生じるおそれがあった。

また、センサ基板にセンサコイルとセンサ回路とを実装している場合、コネクタケーブルにはセンサ回路からの硬貨の有無についての判別信号だけが、たとえば０，１のディジタル信号として送信でき、アナログ的に変動する電流波形に対するコネクタ部分の影響を考慮する必要がなく、信頼性を確保しやすい。その反面、制御回路が実装される回路基板とは別に、センサ基板にもセンサ回路の構成部品を実装しなくてはならず、しかも、複数種類の硬貨の有無などを非接触で判別する硬貨処理装置では、多数のセンサ類が使用されているので、回路基板とともにセンサ基板を組み立てる際の実装コストが高くなるなどの問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、硬貨の有無を非接触で判別するセンサが搭載された回路基板の組み立てコストを低減でき、信頼性の高い硬貨処理装置を提供することを目的とする。

本発明では、上記問題を解決するために、硬貨の有無を非接触で検出する複数のセンサコイルと、前記センサコイルの検出に応じて判別信号を生成するセンサ回路と、前記センサ回路と接続され、前記判別信号に基づいて釣銭収納部への硬貨の収納確認および釣銭の払い出し動作を制御する制御回路とを備え、投入された硬貨が前記釣銭収納部に金種別に振分けて収納され、前記釣銭収納部から所定の金額だけ釣銭として払い出される硬貨処理装置において、前記釣銭収納部における硬貨の入口および出口に対応する所定位置に配置される前記複数のセンサコイル、前記センサ回路および前記制御回路が一枚の回路基板に実装され、前記回路基板は、前記釣銭収納部がセットされるスペースとこのスペースに隣接して釣銭の払い出しを行う釣銭払出機構との間にてセットされた前記釣銭収納部とは近接するように配置され、前記釣銭払出機構が前記釣銭収納部の側に突出して干渉する位置には開口部を備え、前記釣銭収納部は、軸がほぼ垂直に配置された複数の円筒状の硬貨収納筒から構成され、それぞれ上部から投入された前記硬貨を積重ねて金種別に収納するものであり、前記複数のセンサコイルには、前記釣銭収納部における硬貨の入口に対応する位置に配置されて前記硬貨収納筒のそれぞれが満杯を検知するフルセンサと、前記釣銭収納部における硬貨の出口に対応する位置に配置されて前記硬貨収納筒のそれぞれに硬貨が最低枚数以下になったかどうかを検知するエンプティセンサと、前記釣銭収納部の釣銭払出機構を駆動する駆動部に対応する位置に配置されて釣銭の払い出し動作の確認のためのセンサと、前記釣銭収納部が所定位置に正しくセットされているかどうかを検出するためのセンサとが含まれていることを特徴とする硬貨処理装置が提供される。

本発明の硬貨処理装置では、釣銭収納部における複数の箇所での硬貨の有無を非接触で判別するセンサコイルおよびセンサ回路を、硬貨の収納確認および釣銭の払い出し動作を制御する制御回路と同一の回路基板に配置している。したがって、センサ回路の信頼性を損ねることなく、組み立てコストを低減できる。

本発明によれば、釣銭払出機構が釣銭収納部の側に突出して干渉する位置に開口部を設けることで、釣銭収納部とその奥に配置される釣銭払出機構との間の狭いスペースに配置できる。また、センサコイル、センサ回路および制御回路を同一の回路基板に実装したので、それらを接続するためのコネクタが不要になるので、回路基板の組み立てコストが低減できるとともに、信頼性の高い硬貨処理装置を提供できる。

最初に、この発明の構成原理について、図１を使って説明する。
図１は、本発明の硬貨処理装置で使用される回路基板の特徴を示す原理図である。
ここでは、硬貨の有無に関する判別信号を非接触で生成する複数のセンサコイル２，３，４が一枚の回路基板１に実装されているだけでなく、これらのセンサコイル２，３，４と接続されたセンサ回路６、および釣銭の払い出しを制御する制御回路７がすべて、同じ回路基板１に実装されている。

したがって、センサ回路６と制御回路７との間、センサ回路６とセンサコイル２，３，４との間には、コネクタが介在することがないので、そのコネクタ部分の経時変化による特性上の劣化は起こることはない。

また、コネクタケーブルの引き回しがないため発振回路が誘導ノイズを拾ったりすることがなく、発振特性、すなわち検出特性の信頼性を向上させることができる。さらに、今まで、複数の回路基板を何箇所かに分散配置していたものが１箇所に集中配置できるので、回路基板１の組み立てコストを低減することが可能になる。

つぎに、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２は、実施の形態に係る硬貨処理装置を示す斜視図、図３は、図２の硬貨処理装置で使用されている回路基板の形状を示す図、図４は、図３の回路基板の裏面における回路配置を示す図である。

硬貨処理装置は、図の上部に硬貨の投入口１０ａが設けられており、上述した図７のコインメック本体１０に対応して、その下に返却開閉部２０、検銭部３０、釣銭収納部４０、および硬貨払出部５０が順に配置される。

硬貨払出部５０の上には、ここでは図示していない釣銭収納部を手前側から嵌め込むためのスペースが形成されている。釣銭収納部には、投入された硬貨が真偽および金種などを検銭部３０で判定されたあと、それぞれの釣銭チューブ内に金種別に格納される。さらに、上述したスペースには、複数のセンサコイルが固定された回路基板１と、その背後に釣銭収納部から釣銭を払い出すための釣銭払出機構が設置される。

回路基板１には、複数のセンサコイルなどが固定配置される。これらセンサコイルは、釣銭収納部の釣銭チューブにそれぞれ対応して、釣銭チューブの入口に対応する高さの所定位置には満杯を検知するフルセンサ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅが、出口近傍の高さの所定位置には硬貨が最低枚数以下になったかどうかを検知するエンプティセンサ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅが設けられている。

また、フルセンサ２Ｅのやや下方の回路基板１上には、さらにチューブセンサ２Ｆが配置されている。このチューブセンサ２Ｆは、釣銭収納部の所定位置に貼着された金属片などを検知して、コインメック本体１０の硬貨払出部５０に対して釣銭収納部の各釣銭チューブが正しくセットされたかどうかを検出するものである。

さらに、図４に示したように、センサコイル３Ｄ〜３Ｅの間のやや上方の回路基板１の裏面には、もう一つ別のつり確センサ４Ａが固定配置されている。このつり確センサ４Ａは、釣銭収納部の釣銭払出機構を駆動する駆動部に近接して配置され、釣銭払出動作における硬貨詰まりが生じていないことを確認するものである。

この回路基板１は、硬貨払出部５０の上部に着脱自在に配置される釣銭収納部とその奥に配置される釣銭払出機構との間の狭いスペースに配置されるため、釣銭払出機構と干渉してしまう部分がある。このような干渉部分を避けるために、回路基板１には、開口部１Ａ〜１Ｄが適宜形成されている。とくに、開口部１Ａ，１Ｂは、奥行きの寸法を容易には切り詰めることができないギヤボックス５４の突起部分に対応して開設されている。

回路基板１の裏面には、図示はしないがセンサ回路６および制御回路７を構成するための電子回路部品が実装されており、さらに、他の回路装置と通信を行う複数のコネクタがインタフェース部５に実装されている。

ここで、フルセンサ２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ、チューブセンサ２Ｆ、エンプティセンサ３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅおよびつり確センサ４Ａのセンサコイルは、いずれもそのインダクタンスＬと、センサ回路６におけるコンデンサのキャパシタンスＣとで磁気センサのＬＣ発振回路を構成するものである。

すなわち、これらのセンサコイルの近傍に硬貨などの金属が近づいて、コイルの磁界内に入ると発振振幅が小さくなることを利用して、センサ回路６から検知信号が出力される。そして、これらのセンサ回路６からの検知信号は、同じ回路基板１上に配置された制御回路７に出力され、釣銭収納部に対して硬貨の受け入れ、釣銭の支払などが制御できるようになっている。

図５は、センサ回路の一例を示す回路図である。
センサ回路６は、発振回路６Ａと整流回路６Ｂとからなり、これらは、センサコイルごとに有しているが、ここでは、一つのセンサコイル（コイルＬ１）に対応した一つの回路だけを示している。

発振回路６Ａは、コンパレータＩＣ１と、抵抗Ｒ１，Ｒ２と、コンデンサＣ１，Ｃ２と、コイルＬ１とから構成されている。コンパレータＩＣ１の非反転入力端子（＋）には、その電源電圧Ｖ１の二分の一程度の大きさの電圧Ｖ２が印加され、反転入力端子（−）には帰還信号線を介して発振回路６Ａの出力信号が入力されている。コンパレータＩＣ１の出力端子は、一方に電源電圧Ｖ１を受けている抵抗Ｒ１の他端に接続されるとともに、抵抗Ｒ２の一方の端子に接続されている。抵抗Ｒ２の他方の端子は、コンデンサＣ１とコイルＬ１との接続点に接続され、コンデンサＣ１の他方の端子には、電圧Ｖ２が印加されている。コイルＬ１の他端は、コンデンサＣ２の一端に接続されるとともに、この発振回路６Ａの出力端子を構成している。

このように構成された発振回路６Ａは、コンパレータＩＣ１の出力端子がハイインピーダンス状態であれば、電源電圧Ｖ１から抵抗Ｒ１，Ｒ２を通してコンデンサＣ１を充電し、コイルＬ１を通してコンデンサＣ２を充電する。また、コンパレータＩＣ１の出力端子が低インピーダンス状態になると、抵抗Ｒ２を通してコンデンサＣ１が放電され、コイルＬ１および抵抗Ｒ２を通してコンデンサＣ２が放電される構成となっている。

また、整流回路６ＢはコンパレータＩＣ２と、抵抗Ｒ３，Ｒ４と、コンデンサＣ３とから構成されて、発振回路６Ａの出力端子に接続され、発振回路６Ａの出力を受けて、直流レベルの検知信号を形成している。

いま、コンパレータＩＣ１の反転入力端子に入力される電位、すなわちコンデンサＣ２の端子電圧が非反転入力端子の電圧Ｖ２より低いと、その出力端子がハイインピーダンス状態になる。そのため、電源電圧Ｖ１によって抵抗Ｒ１，Ｒ２を通してコンデンサＣ１が充電され、さらにコンデンサＣ２もコイルＬ１を通して充電される。したがって、コンデンサＣ２の端子電圧が徐々に上昇していく。

その後、コンデンサＣ２の端子電圧が電圧Ｖ２を超えると、コンパレータＩＣ１の出力が反転して、その出力端子は低インピーダンス状態になる。そのため、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点が接地電位になって、コンデンサＣ１，Ｃ２には充電電流が流れなくなり、コンデンサＣ１の電荷は抵抗Ｒ２を通してコンパレータＩＣ１の出力へ流れて放電され、その端子電圧が降下する。このとき、コンデンサＣ２の電荷も抵抗Ｒ２を通して放電されるため、その端子電圧が降下していく。

こうして、コンデンサＣ２の端子電圧が低下して電圧Ｖ２を下回ると、コンパレータＩＣ１の出力が再び反転し、コンデンサＣ１，Ｃ２が充電され始めることによって、発振回路６Ａの出力端子から所定の波高値の正弦波が発振信号として出力される。そして、整流回路６Ｂで発振信号の正弦波波形からその下ピークレベルを保持した出力として検知信号を得ることができる。

図６は、図５のセンサ回路における発振信号および検知信号を示す図である。
この発振回路６ＡにおけるコイルＬ１のインダクタンス値は、待機時における正弦波波形の振幅を決める一つの要素である。そして、コイルＬ１に硬貨などの金属が近づく近接時には、磁気回路の損失が増えてインダクタンス値が低下し、その発振が妨げられるため正弦波波形の振幅は小さくなる。したがって、発振回路６Ａからは、金属片や硬貨の有無に応じて振幅の異なる発振信号Ｓ１，Ｓ２が出力される。

ここで、硬貨などの金属片を検出していない待機時の発振信号Ｓ１は、その振幅（Ｖ＿TAIKI）が大きくなり、硬貨近接時など、金属片を検出したときの発振信号Ｓ２は、その振幅が小さくなる。したがって、発振信号Ｓ１，Ｓ２に基づいて直流レベルの電圧信号Ｖ＿TAIKIが待機信号として、あるいは直流レベルの電圧信号Ｖ＿KINが検知信号として、整流回路６Ｂからそれぞれ出力することができる。

以上、この実施の形態の硬貨処理装置では、釣銭収納部内で複数の箇所での硬貨の有無を非接触で判別するセンサ回路６が、硬貨の収納確認および釣銭の払い出し動作を制御する制御回路７と同一の回路基板１に配置されているため、その組み立てコストを低減できるとともに、検出動作の信頼性を保持できる。

本発明の硬貨処理装置で使用される回路基板の特徴を示す原理図である。 実施の形態に係る硬貨処理装置を示す斜視図である。 図２の硬貨処理装置で使用されている回路基板の形状を示す図である。 図３の回路基板の裏面における回路配置を示す図である。 センサ回路の一例を示す回路図である。 図５のセンサ回路における発振信号および検知信号を示す図である。 硬貨処理装置の外観を示す正面図である。 硬貨払出部の釣銭払出機構を示す斜視図である。 従来の硬貨処理装置で使用されている制御基板の構成を示す図である。 従来の回路基板の構成例を示す図であって、（Ａ）は制御回路を実装した回路基板にセンサ回路を実装した例を示し、（Ｂ）は磁気センサを実装した回路基板にセンサ回路を実装した例を示している。

符号の説明

１ 回路基板
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 開口部
２，３，４ センサコイル
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ フルセンサ
２Ｆ チューブセンサ
３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ エンプティセンサ
４Ａ つり確センサ
５ インタフェース部
６ センサ回路
６Ａ 発振回路
６Ｂ 整流回路
７ 制御回路
１０ コインメック本体
１０ａ 投入口
２０ 返却開閉部
３０ 検銭部
５０ 硬貨払出部

Claims (2)

1. 硬貨の有無を非接触で検出する複数のセンサコイルと、前記センサコイルの検出に応じて判別信号を生成するセンサ回路と、前記センサ回路と接続され、前記判別信号に基づいて釣銭収納部への硬貨の収納確認および釣銭の払い出し動作を制御する制御回路とを備え、投入された硬貨が前記釣銭収納部に金種別に振分けて収納され、前記釣銭収納部から所定の金額だけ釣銭として払い出される硬貨処理装置において、
   前記釣銭収納部における硬貨の入口および出口に対応する所定位置に配置される前記複数のセンサコイル、前記センサ回路および前記制御回路が一枚の回路基板に実装され、
   前記回路基板は、前記釣銭収納部がセットされるスペースとこのスペースに隣接して釣銭の払い出しを行う釣銭払出機構との間にてセットされた前記釣銭収納部とは近接するように配置され、前記釣銭払出機構が前記釣銭収納部の側に突出して干渉する位置には開口部を備え、
   前記釣銭収納部は、軸がほぼ垂直に配置された複数の円筒状の硬貨収納筒から構成され、それぞれ上部から投入された前記硬貨を積重ねて金種別に収納するものであり、
   前記複数のセンサコイルには、前記釣銭収納部における硬貨の入口に対応する位置に配置されて前記硬貨収納筒のそれぞれが満杯を検知するフルセンサと、前記釣銭収納部における硬貨の出口に対応する位置に配置されて前記硬貨収納筒のそれぞれに硬貨が最低枚数以下になったかどうかを検知するエンプティセンサと、前記釣銭収納部の釣銭払出機構を駆動する駆動部に対応する位置に配置されて釣銭の払い出し動作の確認のためのセンサと、前記釣銭収納部が所定位置に正しくセットされているかどうかを検出するためのセンサとが含まれていることを特徴とする硬貨処理装置。
2. 前記センサ回路は、前記硬貨の有無に応じて前記センサコイルに流れるコイル電流の変化を検出し、そのコイル電流の変化に基づいて前記判別信号を前記制御回路に出力するものであることを特徴とする請求項１記載の硬貨処理装置。

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