JPH0474667B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、硬貨識別装置に係る。

硬貨・操作機構の出現以来、硬貨の材料及び／
又は寸法に於ける弁別のために各種検出器システ
ムが使用されている。この目的でインダクタンス
技術が使用されており、該技術は、硬貨を接近さ
せる時に生じるコイルインダクタンスの変化に基
づいている。しかし乍ら、該システムは硬貨全体
としての総体的効果しか検出しない。

本発明の目的は、磁界中に導入された硬貨を確
実に識別し得る硬貨の識別装置を提供することに
ある。

本発明によれば前記目的は、硬貨により専有さ
れる空間に交番磁界を印加する印加手段と、前記
空間に配設されており交番磁界と交差するように
配置された前記硬貨の一端の僅かに外側の点から
前記硬貨の前記一端に対向する他端の僅かに外側
の点までの交番磁界の局部的変化を検出し交番磁
界の前記局部的変化に応じて第１の電圧を生成す
る検出手段と、標準硬貨に基づいて基準値に対応
する第２の電圧を生成する生成手段と、前記検出
手段及び前記生成手段と接続されており前記第１
の電圧及び前記第２の電圧間の位相差を検出する
比較手段と、前記比較手段と接続されており検出
された位相差が所定値を越えている場合には前記
硬貨を前記標準硬貨から識別する識別手段とを含
む硬貨識別装置によつて達成される。

本発明の硬貨識別装置においては、検出手段が
交番磁界と交差するように配置された硬貨の一端
の僅かに外側の点から硬貨の一端に対向する他端
の僅かに外側の点までの交番磁界の局部的変化を
検出し交番磁界の局部的変化に応じて第１の電圧
を生成し、比較手段が第１の電圧及び基準値に対
応する第２の電圧間の位相差を検出し、識別手段
によつて検出された位相差が所定値を越えている
場合には硬貨が標準硬貨から識別される故に、出
力電圧の大きさを比較する識別装置と比較して周
囲の温度変化による出力電圧の変化に起因する識
別誤差を防止し得、仮に識別すべき偽硬貨が真正
硬貨と同一の寸法を有していても偽硬貨の材質と
真正硬貨の材質とが異なれば確実に偽硬貨を真正
硬貨から識別し得る。

本発明の実施例では、検出器は、交番磁界が電
気伝導性物質例えば硬貨に適用される時、電気伝
導性物質の選択された領域上で磁界の局部変化を
検出し得る。本発明は特に硬貨識別に適用され
る。用語「交番（alternating）」はベースライン
に関する全周期的変化の意であり、必然的に磁界
の極性の変化は含まない。即ち、該用語はまた増
加及び減少する磁界強さの間を変化する磁界の意
でもあり、磁界の方向の変化は含まない。

或る種の強磁性体の薄膜に於ける磁気抵抗効果
は、総抵抗率ρに対する異方分Δρから生じる。
ハント（Hunt）はこの効果を分析し
（Trausations of Inotitute of Electrical and
Electronic Englneer，Mag.7（1971）pp 150−
４）、磁性体膜または薄層から成るエレメントの
抵抗率の変化、従つて定電流がエレメントに沿つ
て流される場合に生じる端末電圧の変化は、膜面
でエレメントに適用される磁界または磁界要素の
関数であることを立証した。従つて、該検出器は
薄型で非常に選択的であり得る。

適用される局部磁界を検出するためにホール
（Hall）クリスタルが使用される場合、磁界はク
リスタルから出力電圧を生成する。該クリスタル
は略長方形または正方形の検出器を製造するため
に使用され得、生成される電圧はクリスタル面に
垂直な磁界または磁界要素の関数である。

上記検出器は、いずれも後述する利点を伴い小
型に製造され得る。

本発明の実施例では、強磁性体またはホールク
リスタル型検出器が交番磁界の局部変化の検出に
用いられる。該交番磁界は電気伝導性物質が磁界
内に置かれる時に形成され、結果として検出器の
電気的特性に生じる変化は、例えば伝導性物質の
識別、分類、或いは定置のために利用される。

本発明の実施例はまた電気伝導性物質例えば硬
貨の識別装置を提供するものであり、該装置の実
施例は伝導性物質に交番磁界を適用する手段と、
磁界中の伝導性物質の存在により生じる該磁界中
の局部変化を検出すべく構成された磁気抵抗器ま
たはホールクリスタル検出器とを含む。

本発明の実施例で、変化する適用磁界中に電気
伝導性物質を置くと伝導性物質に近接する局部磁
界を修正するような渦電流が導体中に誘電される
という事実に基づいている。伝導性物質の全特殊
領域上の修正の性質は、伝導性物質の性質とその
寸法のような因子に拠るものであり、修正の性質
は領域により変化する。

硬貨の場合、適用される磁界の局部的変化が硬
貨の一端より僅かに外側の点から硬貨の一端に対
向する他端より僅に外側へ向かつて変化するこ
と、及び、例えば硬貨の直径を横切る該変化の概
要が、磁気抵抗器またはホールクリスタルを含む
検出器を用いて硬貨に横切る多数の測定を行うこ
とにより得られることを我々は発見した。

磁界中の上記修正は薄膜磁気抵抗器を用いて検
出可能であり、磁界が該抵抗器に適用されると該
抵抗器の抵抗が変化する。適用される磁界中の変
化に起因する抵抗変化の検出が可能であり、該抵
抗器変化は既知の方法で使用可能であり、電気伝
導性物質を識別、場合によつては拒否または受
理、分類または定置する。一般に、定電流は磁気
抵抗器を流れ、抵抗器の置かれている磁界部分の
異常な特性のために異常な抵抗が存在すると、抵
抗器端末に異常な電圧が生じて、この存在を明示
する。

同様にして、ホールクリスタルが検出器として
使用される場合、伝導性物質近傍の磁界中の異常
からクリスタルの出力電圧に異常が生じる。

前述のように磁気抵抗器またはホールクリスタ
ルにより生成された電気信号は標準または基準値
と容易に比較可能であり、比較される値間の差異
又は同一性は従来手段により容易に決定可能であ
り、この決定は電気伝導性物質の識別、分類また
は定置のために利用することができる。

電気伝導性物質中の誘導渦電流により生じる伝
導性物質近傍に於ける磁界変化は、適用される磁
界または基準磁界に対して振幅と位相との双方に
生じ、前記パラメータのいずれか一方を検出し適
当な信号を生成するために上述の検出が使用され
得る。

局部的磁界の振幅変化を測定する際には、適用
される磁界の内側でしかも磁界変化の生じる部分
の外側に配置された上記型の標準検出器を用いて
比較が行われ得る。変化した磁界の部分に置かれ
た検出器を横切る電圧は水準検出器を横切る電圧
と比較され、電圧の変化により磁界の振幅に於け
る局部変化が測定される。

局部磁界の位相変化を測定する際には、比較用
位相標準は適用される磁界または基準磁界への励
振から抽出され得る。本発のこの実施態様は、振
幅検出システム中に存在し得るドリフトの問題を
大いに軽減し、或いは除去さえし得るという利点
を呈する。

本発明の他の実施例の態様は特に硬貨の識別に
適しており、該態様では、磁界中に伝導性物質の
試験サンプルを置くことにより生じる磁界の変化
を、伝導性物質の標準サンプルによつてもたらさ
れる基準磁界の変化と比較する。伝導性物質が硬
貨である場合、２個の硬貨上の１もしくはそれ以
上の対応点で磁界が比較され、磁界間に差異が生
じなければ硬貨が同型であることがわかる。他
方、１対またはそれ以上の対の対応点に於いて著
しい差異が存在すると、硬貨が非類似であると判
断される。２個の硬貨を横断する異なる数対の点
に於ける測定により、極めて敏感で信頼度の高い
比較が行われる。

標準サンプルを使用する上記態様の利点を以下
に記す。

１ 磁界中の変化が両硬貨に影響を与えないの
で、適用される磁界をそれほど正確に調整する
必要がない。

２ 他の場合比較用として標準基準値を提供する
ためにメモリ装置が必要であるがこれを要しな
い。

３ より単純な電子回路が使用され得る。

４ 検出装置は、外部磁界の効果または電圧供給
変化に対して低い感度でよい。

５ １個の別の標準または１組の標準用の方法ま
たは装置の再プログラミングは、１または複数
の標準サンプルを変化させることにより容易に
行われる。

例えば複合硬貨検出器では、許容される型のサ
ンプル硬貨がサンプルブロツク中に定置され得、
挿入された硬貨は、正しい比較が行われるまで逐
次的にブロツク中の各標準サンプル硬貨と比較さ
れ得、挿入された硬貨が拒否されることはない。

適用される磁界は好ましくは規則的交番磁界で
あり、電気伝導性物質に適用される該交番磁界の
最適周波数はある程度まで伝導性物質の性質に依
拠する。例えば、本発明の実施例が硬貨を識別し
受理または拒否するために利用される場合、特に
キユプロニツケル硬貨には周波数２乃至6kHz好
ましくは３乃至5kHzが適している。青銅硬貨に
適用される場合、0.5乃至2kHz好ましくは0.75乃
至1.5kHzの周波数が特に適している。

硬貨の識別に於いて、硬貨の合金を識別するた
めに第１の周波数、即ち約2kHzが適用され、次
に、例えば寸法によつて更に硬貨を識別するため
に該合金に最適な周波数が更に適用される。

本発明の実施例で使用される検出器により得ら
れる利点は、検出器が非常に小型、例えば長さ又
は幅が５mm乃至１mmに製造可能であり、従つて該
検出器は磁界の小領域の変化の検出が可能であ
る。従つて該検出器は、大型の従来インダクタン
スコイルを使用する場合よりも著しく高い精度で
監視を行うために使用され得る。伝導性物質縁部
の局部磁界の顕著な変化があるので該検出器は伝
導性物質縁部の定置に特に有用であり、また検出
器の厚さが小であり、例えば400オングストロー
ムであるので縁部は高度の精度、恐らく±0.5ミ
クロンで定置され得る。こうして、例えば硬貨の
直径が識別され得、或いは走行ストリツプの縁部
が定置され得る。

１個の検出器を使用するかわりに、局部磁界の
変化を同時に詳細に監視するために電子多重化シ
ステムと組合わせて１組の検出器列を使用しても
よい。同時監視即ち硬貨の全直径を横断する監視
を行うために検出器列は直線形であり得、或いは
多数の検出器が一領域を同時に監視できるような
間隔に配置され得る。

検出器出力は以下要素の関数である。

１ 適用される磁界の周波数及び形態。

２ 適用される磁界の振幅及び方位。

３ 伝導性物質の寸法。

４ 伝導性物質の導電率、抵抗率及び透磁率。

５ 伝導性物質の形態。

６ 伝導性物質の表面の状態。

７ 検出器近傍に於ける伝導性物質の有無。

８ 伝導性物質及び適用される磁界に対する検出
器の方位及び位置。

９ 検出器中で使用される伝導性物質、寸法及び
電流密度。

添付図面では、第１図から第４図の図例により
磁気抵抗検出器の使用例を示した。

硬貨に極めて近接して交番磁界中に配置された
場合の、磁気抵抗検出器の出力変化の例が第１図
に示される。第１図は出力の相対的な変化（硬貨
が存在しない場合に比較して）を各種の硬貨に対
する周波数の関数として表わす。これらの結果
は、硬貨に対して垂直であり且つ硬貨の中心と緊
密に接触している検出器を用いて得られたもので
ある。適用された磁界は、硬貨に対して垂直に適
用された一様な正弦波磁界であつた。第２図に
は、実験上の配置が示される。第２図に於て、薄
いフイルム状の磁気抵抗検出器１が硬貨２の中心
に隣接して配置され、硬貨２は交番磁界Ｈに導入
される。検出器は長さ２mm、厚み300Å及び高さ
50mmである。導線３を介して、一定の電流が検出
器に通される。この導線は検出器を横切る電圧の
変化を測定する際にも用いられる。次に、電圧変
化が、導線５を有する類似の磁気抵抗器４によつ
て構成される標準器に対して比較される。この磁
気抵抗器は一様に適用された磁界の中であるけれ
ども、硬貨２に於ける渦電流によつて影響される
場合の外側に置かれる。この場合、磁気抵抗器４
は検出器１から10mm離された。２個の磁気抵抗器
からの信号は増幅され、ろ波され、次に差動増幅
器に供給される。この増幅器からの出力は渦電流
に起因する磁界の局部的変化に比例する。これら
の結果から１種又は２種以上の適用磁界の周波数
を用いることによつて硬貨を識別することが可能
になることが判る。

第３図は、２個の異る硬貨の径を通つて引かれ
た直線上の検出器の位置の関数として検出器出力
の相対的な変化を示す。これらの結果から、硬貨
上の違つた点に置かれた場合の検出器の出力を監
視することによつて、違つた合金、直径又は形状
からなる硬貨を識別するために、単一の検出器
（この場合に用いられたような）又は多数の検出
器を用いることができることが判る。第３図に於
て、曲線の両端に於ける鋭く上向きになつた部分
は硬貨の縁部を示す。これらの上向きになつた部
分は硬貨の指示された実際の直径の両端と全く正
確に一致することを注目されよう。

適用された磁界中に静止しているか又は動いて
いる硬貨について、成分、寸法及び形状というこ
れらのパラメータを決定することができる。

用いられる検出器がホール結晶（Hall
crystal）である場合にも同様な結果が得られる。

このようにして、硬貨識別に本発明の装置の実
施例を適用する際には、違つた材料と寸法からな
る硬貨を識別するために検出器を使用しうる。更
に、違つた硬貨をするために、表面の輪郭に関す
る若干の相異を利用することができる。例えばマ
イクロプロセツサに於て基準値によつてこの情報
を蓄積することによつて、単一検出器又は多数の
検出器のいずれかに基づく確実な硬貨識別システ
ムを構成することが可能である。このシステムは
特別な国の硬貨又は各種の国の貨幣を識別するの
に使用されうる。このシステムは、つり銭分配器
を内蔵するマイクロプロセツサを基本とする自動
販売機と両立させることができる。ソースの性質
のために、信号はすべて電気によつて行われる。
識別は、静的又は動的に、即ち静止している硬貨
又は動いている硬貨によつて行うとができるた
め、本発明の実施例は硬貨によつて作動される機
械に容易に適用することができる。

標準試料を使用する本発明の応用が第４図に説
明される。第４図に於て、試験用硬貨１と標準試
料硬貨２が、同一の駆動装置によつて駆動される
コイル３と４によつて発生された交番磁界中に配
置される。双方の硬貨上の予め決定された点に検
出器を同時に配置するために、磁気抵抗検出器５
及び６にそれぞれの硬貨に隣接して設備（図示せ
ず）が設けられる。抵抗器によつて発生された信
号、即ち、一定の電流が検出器を通過する際に検
出器を横切る電圧は増幅器７及び８に於て増幅さ
れ、信号間の任意の位置差が位相差回路９に於て
比較される。出力は、ノイズに起因する誤つたパ
ルスを除去するデジタルフイルタ１０に通され
る。このフイルタは許容誤差制御器（tolerance
control）１１によつて調整される。次に、受
容／阻止制御器（accept／reject control）１２
を作動させるために、ろ波された出力が用いられ
る。位相差が有意であれば、試験用硬貨は阻止さ
れる。

低度の識別性が許容される場合のもう一つの具
体例では、検出器６は硬貨２に対して、即ち、硬
貨の中心に固定される。検出器５は試験用硬貨１
を運搬する滑路中に配置される。失験用硬貨１に
対する検出器５の位置が硬貨２に対する検出器６
の位置と同じになる瞬間に検出器５の出力信号の
読み取りが行われる。また、２個の検出器からの
信号間に差がないか又は許容しうる差がある場合
には、試験用硬貨は受容される。有為な差があれ
ば試験用硬貨を阻止される。

寸法、例えば厚みを分類したい場合には、本発
明の方法と装置の実施例を電気伝導性物質に適用
することができる。そのような寸法の分類は、製
造される材料の寸法を監視するのに適用すること
ができる。

表１は直径2.6mmの銅円盤の中心に於て、円盤
に対して垂直に適用された2kHzの周波数を有す
る交番正弦波磁界の位相変化を測定した結果を示
す。適用された磁界の方向への駆動に関連する位
相変化を検出するために、円盤の中心上に配置さ
れた約2.5mm四方のホール結晶検出器が用いられ
た。

表 １ 円盤の厚み（mm） 0.65 0.8 1.35 ２ 位相変化（度） 50 57 75 72 任意の特殊な厚みに伴う位相変化は適用された
磁界周波数と共に変化する。従つて、使用するの
に最も適切な周波数は、測定されるべき厚みの範
囲、照合されるべき電気伝導性物質のその他の寸
法及び物質の性質に左右される。任意の特殊な環
境下の最適周波数は予備テストによつて容易に確
定することができる。厚みの変化を検出するため
に用いられる本発明の検出器からの出力を、例え
ば圧延機によつて生産される金属条件片又は金属
シートの厚みの制御に適用することができる。

交番磁界に導入された導電性物質中に発生され
た渦電流の大きさ、及び必然的に磁界の局部的変
化は物質の性質に左右される、従つて本発明のも
う一つの用途に於ては、各種の金属を識別するの
に本発明の方法と装置が用いられる。

表２は、同じ寸法であるけれども各種の金属か
らなる円盤の中心に於ける周波数1kHzの交番磁
界の位相変化を、磁気抵抗器検出器によつて測定
した結果を示す。この円盤に対しては交番磁界が
適用された。位相変化は磁界の駆動に関するもの
である。円盤は直径2.6mmであり、厚み２mmであ
つた。

表 ２ 金 属 鋼鉄 黄銅 アルミニウム 銅 位相変化(度) ６ 27 45 67 本発明の装置の実施例は金属の位置、特に金属
シートの縁部を捜し出すのに用いられる、又もう
一つの用途は、例えば金属条片を圧延機に誘導す
ることにある。この用途に於ては、検出器が条片
の縁部の上方に配置され、好ましくは１個の検出
器が条片のそれぞれの対向する縁部の上方に配置
される。この検出器からの信号は、標準の基準値
又は条片の中心部の上方に配置された標準の検出
器からの信号と比較されうる。金属条片の斜め方
向の動きはこれらの信号間の不均衡を生ずる。信
号間の不均衡は、金属条片を再び中に置くように
条片の方向を制御するのに用いられる。

更に、伝導性物質中の不連続部分に於ける磁界
変化を検出する可能性があるために、本発明の方
法と装置の実施例は、電気伝導性物質中の割れき
ず又は不連続部分を検出することによつて電気伝
導性物質を分類することにも使用されうる。この
場合には、この物質表面が磁界発生器によつて走
査され、２個の検出器が離れた位置に置かれる。
これらの間隔を置いて配置された検出器は比較さ
れた場合ゼロの結果を生ずる同一の信号を通常発
生する。一方の検出器が割れきず又は不連続部分
に遭遇すると、信号の不均衡が生じ、警告指示器
を作動させるのに用いられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種の硬貨の中心に極めて接近して一
様な交番適用磁界に配置された場合の、バイアス
をかけられていない磁気抵抗検出器の増幅（×
100）出力電圧の変化を示す図、第２図は第１図
に示された結果を得るために用いられた実験上の
配置を示す図、第３図は検出器が２個の違つた硬
貨の直径を横断する際の磁気抵抗検出器の出力の
相対的な変化を示す図、及び第４図は比較用標準
試料を使用する場合の説明図である。 １……試験用硬貨、２……標準試料硬貨、３，
４……コイル、５，６……検出器、７，８……増
幅器、９……位相差回路、１０……フイルタ、１
１……許容誤差制御器、１２……受容／阻止制御
器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 硬貨により専有される空間に交番磁界を印加
   する印加手段と、前記空間に配設されており交番
   磁界と交差するように配置された前記硬貨の一端
   の僅かに外側の点から前記硬貨の前記一端に対向
   する他端の僅かに外側の点までの交番磁界の局部
   的変化を検出し交番磁界の前記局部的変化に応じ
   て第１の電圧を生成する検出手段と、標準硬貨に
   基づいて基準値に対応する第２の電圧を生成する
   生成手段と、前記検出手段及び前記生成手段と接
   続されており前記第１の電圧及び前記第２電圧間
   の位相差を検出する比較手段と、前記比較手段と
   接続されており検出された位相差が所定値を越え
   ている場合には前記硬貨を前記標準硬貨から識別
   する識別手段とを含む硬貨識別装置。 ２ 前記生成手段は前記基準値を記憶する記憶装
   置を含む特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３ 前記検出手段は複数の検出器を含む特許請求
   の範囲第１項又は第２項に記載の装置。 ４ 前記検出手段は磁気抵抗器を含む特許請求の
   範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の装
   置。 ５ 前記検出手段はホール結晶を含む特許請求の
   範囲第１項から第３項のいずれか一項に記載の装
   置。