JPH05281194A - 材質センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】被検出物の搬送位置がずれても、センサ出力が
変動せず、被検出物の材質、大きさに応じた出力が確実
に得られ、高い材質検出能力が安定して得られる材質セ
ンサを提供する。 【構成】硬貨1 が通過するための検出部11の下部には第
１のコア13が配設され、この第１のコア13には励磁用の
１次コイル14および１次コイル14により電磁誘導される
第１の２次コイル15が巻装されている。検出部11の上部
には中央部12で左右に分離された第２のコア16,17 が配
設され、この第２のコア16,17 には１次コイル14により
電磁誘導される第２の２次コイル18,19 が巻装されてい
る。そして、第１のコア13は、その上面と第２のコア1
6,17 の各下面との距離が第１のコア13の両端から中央
部に向かって小さくなるように構成されている。第１の
コア13および第２のコア16,17 はコアフレーム部20を通
して一体化されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、硬貨を処理
する硬貨処理機、特に硬貨の強制搬送手段を有する硬貨
分類機や硬貨入金機などにおいて、硬貨の金種や真偽な
どを判別するのに適した材質センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、たとえば、硬貨を種類ごとに選別
する硬貨処理機にあっては、選別すべき混合金種の硬貨
を収納したホッパから硬貨を１枚ずつ繰り出し、この繰
り出された硬貨を搬送ベルトなどの強制搬送手段により
搬送するとともに、この搬送途中において、光学センサ
および材質センサからなる判別部で上記搬送される硬貨
の金種や真偽などを判別し、この判別結果に基づき上記
搬送される硬貨を選別し、該当金種のスタッカに収納す
るようになっている。

【０００３】このような硬貨処理機において、硬貨の金
種や真偽などを判別するための材質センサとして、磁束
透過形の磁気センサが用いられる。図１２に従来の材質
センサの概略構成を示す。材質センサは、全体が樹脂な
どによってモールドされて一体化されているが、被検出
物としての硬貨が通過するための中央部（検出部）５
２、および上部中央部５３が開放されている。そして、
検出部５２の下部には幅広な第１のコア５４が配設さ
れ、この第１のコア５４には励磁用の１次コイル５５と
第１の２次コイル５６が巻装され、検出部５２の上部に
は中央部５３で左右に分離された２つの第２のコア５
７，５８が配設され、この２つの第２のコア５７，５８
にはそれぞれ第２の２次コイル５９，６０が巻装されて
いる。

【０００４】このような材質センサでは、通常、検出部
５２の幅が一番大きい硬貨の径よりも少し大きいように
設定されているため、径の大きい硬貨は検出部５２の同
じ位置を通過していくが、径の小さい硬貨は検出部５２
の端を通過したり、中央部を通過したり、あるいは斜め
に通過したりした。

【０００５】図１３に示すように、１次コイル５５の発
生磁束の分布は、検出部５２の端部から中央部にいくに
したがい疎になっていくため、硬貨が検出部５２のどの
部分を通過するかによって、センサ出力は大きく変動す
る。したがって、径の小さい硬貨および穴有り硬貨のセ
ンサ出力は大きくばらつき、材質検出能力を低下させ
た。また、硬貨を搬送路の一方側に寄せて搬送するため
に、規制部材を設けたものもあるが、これらの規制部材
の規制効果は充分ではなく、コストアップとなってい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来、幅広の第１のコ
ア５４と検出部５２を介してその中央部に開口部を設け
て左右に配置された２個の第２のコア５７，５８との磁
気抵抗は、検出部５２の端部から中央部まで均一であっ
た。しかしながら、図１３から明らかなように、励磁用
の１次コイル５５からの発生磁束は、第１のコア５４の
端部から中央部に向かって疎になっていくため、前述し
たように、径の大きい硬貨はセンサ出力が安定するが、
径の小さい硬貨や穴有り硬貨は、検出部５２のどの部分
を通過するかによってセンサ出力が大きくばらつき、そ
の結果、材質検出能力が大きく低下するという問題があ
った。

【０００７】そこで、本発明は、被検出物が検出部を搬
送される際、搬送路と直行する方向に位置がずれて搬送
されても、センサ出力が変動せず、被検出物の材質、大
きさ（径、厚み）に応じた出力が確実に得られ、高い材
質検出能力が安定して得られる材質センサを提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の材質センサは、
中央部で左右に分離された２個の第２のコアと、この２
個の第２のコアと対向して配設され、かつ、前記第２の
コアと対向する面と前記第２のコアの対向面との距離が
両端から中央部に向かって小さくなるように構成された
第１のコアと、この第１のコアにそれぞれ巻装される励
磁用の１次コイル、および前記１次コイルにより電磁誘
導される第１の２次コイルと、前記２個の第２のコアに
それぞれ巻装され、前記１次コイルにより電磁誘導され
る第２の２次コイルとを具備し、前記第１の２次コイル
および第２の２次コイルの出力により、前記第１のコア
と第２のコアとの間を通過する被検出物の材質を検出す
るようにしたことを特徴とする。

【０００９】

【作用】周知のように、磁気抵抗は磁路の長さ（ギァッ
プ）に比例し、磁路の断面積に反比例する。そこで、本
発明では、上記したように構成することにより、第１の
コアの両端から中央部に近づくにしたがって磁路の長さ
が短くなっていくため、第１のコアと第２のコアとの磁
気抵抗は中央部から外側に行くにしたがって大きくな
る。したがって、センサ出力は被検出物の搬送位置に無
関係に常に一定となる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

【００１１】図７は、たとえば、硬貨処理機の搬送路中
に設けられ、硬貨の材質を検出する硬貨材質検出部の構
成を示すものである。すなわち、図示しない硬貨繰出部
から１枚ずつ繰り出される硬貨１は、搬送路２上に導か
れ、搬送ベルト３によって中心部を搬送路２上に押し付
けられて図示矢印方向に搬送されるようになっている。
そして、搬送路２の中途部で、その幅方向の中心部に
は、搬送される硬貨１の材質を検出する材質センサ（磁
気センサ）４が設けられている。

【００１２】図１は、本実施例に係る材質センサ４の構
成を示すものである。すなわち、材質センサ４は、全体
が樹脂などによってモールドされて一体化されている
が、被検出物としての硬貨１が通過するための中央部
（検出部）１１、および上部中央部１２が開放されてい
る。そして、検出部１１の下部には、幅広な第１のコア
１３が配設され、この第１のコア１３には、励磁用の１
次コイル１４、および、１次コイル１４によって電磁誘
導される第１の２次コイル１５がそれぞれ巻装されてい
る。また、検出部１１の上部には、中央部１２で左右に
分離された２つの第２のコア１６，１７が配設され、こ
の２つの第２のコア１６，１７には、１次コイル１４に
よって電磁誘導される第２の２次コイル１８，１９がそ
れぞれ巻装されている。

【００１３】ここに、第１のコア１３は、その上面と第
２のコア１６，１７の各下面との距離が第１のコア１３
の両端から中央部に向かって小さくなるように構成され
ている。この場合、第１のコア１３の上面と第２のコア
１６，１７の各下面との距離は、図１（ｂ）に示すよう
に中央開口部１２まで距離（ギャップ）が小さくなって
いる。また、第１のコア１３および第２のコア１６，１
７は、コアフレーム部２０を通して一体化されており、
これらは、たとえば、珪素鋼板を複数枚積層したものか
らなっている。

【００１４】なお、１次コイル１４には、発振器２１か
ら所定周波数の正弦波信号が入力されている。また、１
次コイル１４と第１の２次コイル１５は重ね巻きされて
いてもよい。

【００１５】このように構成された材質センサ４は、第
１の２次コイル１５および第２の２次コイル１８，１９
の各出力により、第１のコア１３と第２のコア１６，１
７との間を搬送路２で搬送される硬貨１の材質を検出す
るようになっている。

【００１６】次に、上記したコア形状による作用につい
て説明する。周知のように、磁気抵抗は磁路の長さ（ギ
ァップ）に比例し、磁路の断面積に反比例する。本実施
例では、第１のコア１３の両端から中央開口部に近づく
にしたがって磁路の長さが短くなっていくため、磁気抵
抗が小さくなるように構成されている。しかし、従来の
材質センサ（図１２参照）では、第１のコア５４の両端
から中央開口部まで均一である。

【００１７】図２ないし図４に硬貨の搬送位置と材質セ
ンサの出力の様子を示す。図３、図４は、硬貨１が検出
部１１の一番左側を通過したときをＸ＝０とし、硬貨１
が右にずれていったときの材質センサの出力を示してい
る。なお、図３は本実施例の材質センサ４の場合を示
し、図４は従来の材質センサの場合を示している。図か
ら明らかなように、従来のコア形状では、硬貨が検出部
の中央部を通過するほどセンサ出力が低下するが、本発
明のコア形状では、硬貨１の通過位置に関係なく均一と
なる。

【００１８】図１３に２次コアがない場合の１次コイル
からの発生磁束の分布の様子を示す。図から明らかなよ
うに、１次コイルからの発生磁束は、第１のコア５４の
中央部ほど分布が疎となっていることがわかる。したが
って、コア中央部に行くにしたがい磁気抵抗を小さくし
ないと、硬貨が検出部の中央を通過するときセンサ出力
が低下することは明らかである。この検出部の幅は、通
常、最も大きい硬貨の径よりも少し大きくなっているた
め、径の大きい硬貨は検出部での位置ずれが小さいた
め、センサ出力が安定するが、径の小さい硬貨は検出部
の中央を通過したり、端を通過したりするため、従来の
材質センサでは、センサ出力がばらつき、材質検出能力
は低下する。

【００１９】ここで、上述した図３および図４における
記号について説明しておく。図３は、本実施例の材質セ
ンサ４の２次コイル出力および演算出力の特性である。
特性Ａは第２の２次コイル１８の出力、特性Ｂは第２の
２次コイル１９の出力、特性Ｃは第１の２次コイル１５
の出力から第２の２次コイル１８，１９の出力を減算し
た演算出力である。

【００２０】図４は、従来の材質センサの２次コイル出
力および演算出力の特性である。特性Ｄは第２の２次コ
イル５９の出力、特性Ｅは第２の２次コイル６０の出
力、特性Ｆは第１の２次コイル５６の出力から第２の２
次コイル５９，６０の出力を減算した演算出力である。

【００２１】図３から明らかなように、本実施例では、
第１のコア１３と第２のコア１６，１７との磁気抵抗が
中央開口部から外側に行くにしたがって大きくなるよう
になっているため、演算出力Ｃは硬貨１の通過位置Ｘに
無関係に一定となる。

【００２２】図８は、材質センサ４の出力信号を処理す
る処理回路の構成を示すものである。図において、２次
コイル１５，１８，１９の各出力信号は、それぞれ増幅
回路３１，３２，３３によって増幅される。増幅回路３
１，３２，３３の各ゲインは、それぞれ図示しない可変
抵抗器により調整可能となっている。増幅回路３１，３
２，３３の各出力信号は、それぞれ整流回路３４，３
５，３６およびローパスフィルタ（ＬＰＦ）３７，３
８，３９を通して直流電圧に変換され、加減算回路４０
にそれぞれ入力される。加減算回路４０は、 Ｖｏｕｔ＝ａｍｐ3 ＊｛ａｍｐ1 ＊Ｖ21−ａｍｐ2 ＊
（Ｖ22＋Ｖ23）｝

【００２３】なる演算を行なう。ここに、Ｖ21は第１の
２次コイル１５の出力、Ｖ22は第２の２次コイル１８の
出力、Ｖ23は第２の２次コイル１９の出力、ａｍｐ1 は
増幅回路３１の増幅率、ａｍｐ2 は増幅回路３３の増幅
率、ａｍｐ3 は増幅回路３３の増幅率、Ｖｏｕｔは加減
算回路４０の演算出力である。

【００２４】ローパスフィルタ３７，３８，３９の各出
力および加減算回路４０の出力は、それぞれＡ／Ｄ変換
器４１に入力されてデジタル信号に変換され、ＣＰＵ４
２に送られる。ＣＰＵ４２は、Ａ／Ｄ変換器４１から出
力されるデータを一定時間間隔でサンプリングして、記
憶装置であるＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）４
３に記憶する。なお、ＣＰＵ４２が動作するためのファ
ームウェアは、ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）４４
に記憶されており、一定間隔で読出されてソフトが動作
するようになっている。

【００２５】上記のようにＣＰＵ４２で読込まれたデー
タは、ＣＰＵ４２で逐次比較され、その最大値がＲＡＭ
４３に記憶される。硬貨を判別するための基準値テーブ
ルは、たとえば、ＲＯＭ４４内に設けられた基準値記憶
手段にあらかじめ記憶されていて、ＣＰＵ４２がこの基
準値テーブルを参照して、上記求めた最大値がどの硬貨
のレベルに属するか比較を行うことにより、硬貨の材質
を検出する。

【００２６】なお、ローパスフィルタ３７，３８，３９
の各出力はあらかじめ所定レベルに調整され、また、加
減算回路４０の出力はあらかじめ零に調整しておくもの
とする。

【００２７】図５に各硬貨に対する材質センサ４の出力
波形（加減算回路４０の出力）を示し、図６に材質セン
サ４の出力の各硬貨間の関係を示す。なお、図６におい
て、四角の上辺および下辺はばらつきの上限および下限
を示している。各硬貨の材質の導電率は、１円、１０
円、５円、白銅貨（５０円、１００円、５００円）の順
に小さくなるため、磁束の遮蔽効果はこの順に小さくな
る。しかし、本実施例の材質センサ４では、硬貨の径
（磁束遮蔽面積）を検出するため、径の大きい硬貨に対
する出力は大きくなり、図示したような大小関係とな
る。この材質センサ４の出力は、遮蔽磁束の積分出力で
あるため、ゆるやかな山状出力となることが特徴であ
る。

【００２８】以上説明したような構成であれば、第１の
コア１３の両端から中央部に近づくにしたがって磁路の
長さが短くなっていくため、第１のコア１３と第２のコ
ア１６，１７との磁気抵抗は中央部から外側に行くにし
たがって大きくなり、このため、センサ出力は硬貨１の
搬送位置に無関係に常に一定となる。したがって、硬貨
１が検出部１１を搬送される際、搬送路２と直行する方
向に位置がずれて搬送されても、センサ出力が変動せ
ず、硬貨１の材質、大きさ（径、厚み）に応じた出力が
確実に得られ、高い材質検出能力が安定して得られるよ
うになる。

【００２９】なお、前記実施例では、第１のコア１３の
上面と第２のコア１６，１７の各下面との距離が図１
（ｂ）に示すように中央開口部１２まで小さくなってい
る場合について説明したが、これに限らず、図９に示す
ように、第１のコア１３の中央部まで距離が小さくなっ
ていてもよい。

【００３０】また、前記実施例では、第１のコア１３お
よび第２のコア１６，１７がコアフレーム部２０を通し
て一体化されている場合について説明したが、これに限
らず、図１０あるいは図１１に示すように、各コアがそ
れぞれ分離されていてもよい。なお、図１０は図１の実
施例において各コアを分離した場合を示し、図１１は図
９の実施例において各コアを分離した場合を示してい
る。

【００３１】さらに、前記実施例では、硬貨の材質を検
出する場合について説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものでなく、たとえば、メダル、あるいは、その他
の金属の材質を検出する場合にも同様に適用できる。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、被
検出物が検出部を搬送される際、搬送路と直行する方向
に位置がずれて搬送されても、センサ出力が変動せず、
被検出物の材質、大きさ（径、厚み）に応じた出力が確
実に得られ、高い材質検出能力が安定して得られる材質
センサを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る材質センサの構成を示
すもので、（ａ）図は外観斜視図、（ｂ）図はコアおよ
びコイルの構成図。

【図２】材質センサの検出部と硬貨の通過位置を示す
図。

【図３】同実施例の硬貨通過位置とセンサ出力との関係
を示す図。

【図４】従来の硬貨通過位置とセンサ出力との関係を示
す図。

【図５】各硬貨に対する材質センサの出力波形図。

【図６】材質センサの出力の各硬貨間の関係を示す図。

【図７】硬貨処理機における硬貨材質検出部の構成を示
すもので、（ａ）図は上面図、（ｂ）図は側面図。

【図８】材質センサの出力信号を処理する処理回路の構
成を示すブロック図。

【図９】本発明の他の実施例に係る材質センサのコアお
よびコイルの構成図。

【図１０】本発明の他の実施例に係る材質センサのコア
およびコイルの構成図。

【図１１】本発明の他の実施例に係る材質センサのコア
およびコイルの構成図。

【図１２】従来の材質センサの構成を示すもので、
（ａ）図はコアの形状および構成図、（ｂ）図はコイル
の構成図。

【図１３】従来の材質センサの１次コイルからの発生磁
束の分布を示す図。

【符号の説明】

１……硬貨、２……搬送路、３……搬送ベルト、４……
材質センサ、１１……中央部（検出部）、１２……上部
中央部、１３……第１のコア、１４……１次コイル、１
５……第１の２次コイル、１６，１７……第２のコア、
１８，１９……第２の２次コイル、２０……コアフレー
ム部、２１……発振器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央部で左右に分離された２個の第２の
   コアと、 この２個の第２のコアと対向して配設され、かつ、前記
   第２のコアと対向する面と前記第２のコアの対向面との
   距離が両端から中央部に向かって小さくなるように構成
   された第１のコアと、 この第１のコアにそれぞれ巻装される励磁用の１次コイ
   ル、および前記１次コイルにより電磁誘導される第１の
   ２次コイルと、 前記２個の第２のコアにそれぞれ巻装され、前記１次コ
   イルにより電磁誘導される第２の２次コイルとを具備
   し、 前記第１の２次コイルおよび第２の２次コイルの出力に
   より、前記第１のコアと第２のコアとの間を通過する被
   検出物の材質を検出するようにしたことを特徴とする材
   質センサ。