JPH0648509B2

JPH0648509B2 - 硬貨径識別装置

Info

Publication number: JPH0648509B2
Application number: JP59271961A
Authority: JP
Inventors: 和彦大西; 正史内藤; 定利草谷
Original assignee: グローリー工業株式会社
Priority date: 1984-12-25
Filing date: 1984-12-25
Publication date: 1994-06-22
Anticipated expiration: 2009-06-22
Also published as: JPS61150092A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は硬貨処理機、特に強制搬送手段を有する硬貨
分類機や硬貨入金機等に使用するのに適した硬貨径識別
装置に関するものである。

（従来の技術およびその問題点）硬貨分類機（硬貨入金機、硬貨入出金機を含む）には種
々のタイプのものがある。例えば水平回転盤上へ混合金
種の硬貨を投入して遠心力により硬貨を送り出し、この
硬貨をベルト等の強制搬送手段により通路上を移動さ
せ、判別部を通過させ、その判別結果を記憶しておき、
後段の選別部の該当金種箇所に硬貨が達したときに分岐
板を動作させ、当該硬貨のみを通路から分岐させるよう
にして、硬貨を金種別（リジェクトを含む）に分類収納
するものがある。

上記判別部においては磁気センサにより硬貨の材質を、
また光センサにより硬貨の直径を判別するようにしてい
るが、光センサはほこりやゴミに弱く、特に硬貨処理機
では紙幣処理機とは異なり、金属粉等が多量にでるた
め、光センサがすぐに汚れてしまい、頻繁にセンサを掃
除しなければならなかった。出力レベルを回路的に補正
することも考えられるがコストアップになると共に、補
正限度をすぐに越えてしまいあまり実用的ではなかっ
た。更にセンサ表面を自動的に掃除する装置、例えば常
に空気を吹きかける装置，ブラシ等を移動させて清掃す
る装置等を付加することも考えられるが、機構的に複雑
になるし、コストアップにもなり実用的でなかった。

（発明の目的）この発明は上述のような事情からなされたもので、光セ
ンサを用いないで硬貨径を識別できる硬貨径識別装置を
提供することを目的としている。

（問題を解決するための手段）第１及び第２の磁気センサ１及び２は所定間隔で硬貨通
路に設けられている。記憶手段３は増幅された磁気セン
サ１及び２の出力をサンプリングして個別に記憶するも
ので、その値の中で最大値が各々最大値記憶手段４に記
憶されるようになっている。演算手段５は最大値記憶手
段４の値と記憶手段３の特定の値を除算するもので、基
準値記憶手段７は金種毎の基準値範囲を記憶しており、
比較手段６は演算手段５の結果と基準値記憶手段７の基
準値とを比較して金種径を求め、これにより硬貨の金種
判断するものである。

（発明の作用）第２図のセンサ配置図及び第３図(A),(B) のセンサ出力
図を用いてこの発明の作用を説明する。

硬貨420 が磁気センサ200 及び100 を通過するときの出
力DS及びC は、例えば第３図(A) 及び(B) に示すように
変化するが、各々数百回のサンプリングにより個々にデ
ータが記憶手段３に記憶される。硬貨420 が第２磁気セ
ンサ100 を殆んど通過しきるときに、第２磁気センサ10
0 のピーク値が最大値記憶手段４から読出されてその値
の例えば４割に相当する時点を検索し、その時点での第
１磁気センサ200 の値が第１磁気センサのピーク値のど
の割合にあたるかを演算手段５により演算し、その値が
基準値記憶装置７に記憶されているどの金種のものの範
囲に属するかによって金種径を識別する。

（発明の実施例）先ずこの発明に用きるセンサ100 を第４図〜第５図につ
いて説明する。

材質センサ100 は全体が樹脂等によりモールドされて一
体化されているが、被検出物体が通過するための中央部
101 と上部中央部102 とが開放されている。底部の１次
コア103 には励磁のための１次コイル104 と２次コイル
105 が巻回され、上部には中央102 で左右に分離された
２次コア106 及び107 が配設されており、これら２次コ
ア106 及び107 にはそれぞれ２次コイル108 及び109 が
巻回されている。２次コア106 及び107 の縦断面の形状
は、上部中央102 の開放部から各々外側に向って各下面
と１次コア103 の上面との距離が広がるようにしてあ
る。第５図は１次コア103 と２次コア106,107 との間の
位置関係を示しており、１次コア103 が１次コイル104
によって励磁されると、２次コア106 及び107 に向って
延びる磁束線110 が発生される。

第６図(A) は２次コアが無い場合の磁束線110 の様子を
示しており、外方に曲って延びている様子が分る。そし
て、１次コア103 の上方に、１次コア103 と分離された
２つの直方体状の２次コア106A及び107Aを配置した場
合、その磁束線110 は第６図(B) のように内側に向くこ
とが確認された。しかし、２次コア106A及び107Aの形状
がこのようなものであると、磁束線110 は図に示すよう
に一様な向きとはなっていないので、後述する検出のた
めのコイル差動出力の和は中央部101 を通過する物体の
左右へのずれにより変化してしまう。そこで、第６図
(C) に示すように２次コア106 及び107 の底面に傾斜を
付け、１次コア103 との間隔を中央部で小さくすれば、
２次コア106 及び107 の各々の中央より部分での磁束線
110 の外方への傾きが更に小さくなると共に、２次コア
106 及び107 の底面での磁束密度もほぼ等しいものとな
る。

第７図(A) 及び(B) を用いてその作用を説明する。第７
図(A) に示すように、被検出物体としての硬貨120 がセ
ンサ100 の中央部101 の一番左側を通過するときをx＝0
とし、硬貨120 が右にずれたときのコイル出力MSを同
図(B) に示す。第７図(B) でＡは第１図の２次コイル10
5 と２次コイル108 の差動出力を、Ｂは２次コイル105
と109 の差動出力をそれぞれ示している。この発明で
は、このような差動出力Ａ，Ｂを加算して物体の材質を
検出するが、その加算結果は、２次コアが第６図(B) の
ような構造の場合には、ｘの違いによって特性Ｄの如く
曲線となってしまうが、第６図(C) の如く傾斜を付ける
ことによって特性Ｃの一定な直線となる。したがって、
硬貨120 が左右にずれても、常に正確に物体の材質を検
出することができる。

次に、この発明を硬貨分類機に適用した例を第８図につ
いて説明する。

401 は回転円盤で、この中に投入されている混合金種の
硬貨420 は回転による遠心力により周囲壁402 に沿って
移動し、図示しない厚み規制部材により２枚以上重なっ
た硬貨は阻止され、１枚ずつ送出口403 から通路404 へ
と送り出される。送り出された硬貨420 はプーリ405 及
び406 に張設された丸ベルト407 により、通路404 上を
図示Ｎ方向に強制的に搬送される。硬貨420 が回転円盤
401 から送り出される速度よりも丸ベルト407 の速度を
早くしているので、速なった硬貨420 は分離されて搬送
される。硬貨420 は通路404 に設置されているセンサ20
0 （後述する）の上を通り、更に材質センサ100 の中央
部101 の中を通る。これら２つのセンサの出力により硬
貨420 の材質，径，穴の有無が判別される。もし偽貨も
しくは異常と判別されるとセンサ410 がこの硬貨を検知
したとき、通路底面に設けられている長穴411 から分岐
板（図示せず）がソレノイド等の駆動により突出し、こ
の偽貨は第５図右方向へ選別され、ガイド412 を通り下
に設けられている収納部（図示せず）に収納される。セ
ンサ410 と分岐板はペアになっており、通路404 の後段
にも各金種に対応して複数組設けられており、センサ20
0 及び材質センサ100 の出力に基づく真偽，金種判別結
果により、硬貨420 が該当する選別箇所に達した時点
で、該当する分岐板が通路404 上へ突出して硬貨は金種
毎の収納部に確実に収納されるようになっている。な
お、選別部分等で万一硬貨420 が詰ったときには、プー
リ406 の軸を支点としてプーリ405 側が上方に回動でき
るようになっており、丸ベルト407 は材質センサ100 の
上部中央の開放部102 を通って上方へ移動できるため、
詰った硬貨を簡単に取り除くことができる。

第９図に制御系のブロック図を示す。先ず材質センサ10
0 の出力の基本的な処理について説明する。

２次コイル108,109 と１次コア103 の２次コイル105 の
出力は、それぞれ増幅器501,511,521 、半波整流器502
512 522 及びローパスフイルタ503 513 523 を介して加
減算回路542 に入力され、２次コイル105 及び108 の差
出力Ａと、２次コイル105 及び109 の差出力Ｂとが計算
され、更に差出力Ａ及びＢの加算値Ｃが求められる。そ
して、この加算値ＣをA/D 変換器543 により所定のタイ
ミングでディジタル信号に変換し、この信号をCPU500を
介してRAM541に順次記憶していく。このとき、前記記憶
した値と今回値を比較し、今回値の方が大きければこの
値を最大値として記憶する。硬貨420 が材質センサ100
に近づくに従って差動出力の和Ｃは第10図に示すように
大きくなり、硬貨420 中心が材質センサ100 の中心CLよ
り過ぎると逆に小さくなっていく。信号のピークは最大
値としてRAM541に記憶されているので、これを読出して
予めROM540内に記憶されている金種毎の基準値の範囲内
に入っているか否かにより硬貨の真偽，金種を判別す
る。第11図は種々の硬貨に対する加算信号Ｃのレベルを
比較して示しており、１円硬貨，10円硬貨，５円硬貨，
500 円硬貨，100 円硬貨，50円硬貨の順番に信号Ｃのレ
ベルが小さくなっており、500 円硬貨と韓国の500 ウオ
ンとの差は極めて小さくなっているが、確実に材質を識
別することができる。また、２次コア106 及び107 の傾
きの形状は、差動出力の和Ｃが一定となるように最終的
には実験的に定められている。この場合、磁束密度が一
定となるような軌跡を一応の目やすとして傾斜角を決め
るのが望ましい。

以上のような材質センサでは、材質センサ100 の環境の
温度Ｔが変化するとコイルインピーダンスが変化して、
２次コイル105,108 及び109 に流れる電流が変化して差
動出力Ａ，Ｂも変化してしまうので、より正確な判別を
行なう場合には、温度Ｔに対応して出力Ｃ又はRAM540内
の基準値を補正する必要がある。その一例を以下に説明
する。

ところで、温度Ｔは硬貨420 が材質センサ100 の付近に
ないときの２次コイル105 の出力レベルによって検出す
ることができる。硬貨がないことの検出は、例えば加減
算回路542 の出力Ｃと２次コイル105 の出力とを交互に
サンプリングし、差動出力の和の値Ｃが所定時間（所定
回数）変化せず、しかもその値が硬貨が付近に存在しな
いときのレベルであるときに硬貨なしと判断し、このと
き読込んだ２次コイル105 の値を予めROM540に記憶させ
てある温度毎（たとえば１℃ピッチ）の値と比較するこ
とにより、温度Ｔを検出することができる。この温度情
報に基づき差動出力の和Ｃの最大値（第10図）が求まっ
た後、この最大値を補正したから所定範囲の基準値と比
較し、真偽，金種を判断する。あるいは上記温度情報に
基づき、所定範囲の各金種の基準値を補正してから、求
められた差動出力の和の最大値と比較して判断してもよ
い。いずれも補正値を温度に基づいてその都度演算して
求めてもよいし、予め温度毎に補正値をROM540に書込ん
でおき、検出温度に対応するアドレスから直接補正値を
取出すようにしてもよい。また温度検出時期としては電
源を入れた直後、スタート指令直後、硬貨処理中におけ
る硬貨の流動途次れ時点等の場合が考えらる。

次に、第12図に穴検知用のセンサ200 の構成を示す。こ
のセンサ200 は公知の差動型磁気センサであり、硬質42
0 の通過時には上の２次コイル202 と下の２次コイル20
3 の出力に差が生じ、この差DSを出力として取出す。そ
の出力DSは第９図に示すように増幅器531,半波整流路53
2,ローパスフイルタ533 を介してA/D 変換器543 に入力
され、ディジタル量に変換されるようになっている。第
13図(A) は穴がある５円硬貨についての出力DSの例を示
し、第14図は穴なしの１円硬貨についての出力DSの例を
示しており、(B) 図はそれぞれの微分出力を、(C) 図は
その３値化出力をそれぞれ示している。

第15図のフローに従って硬貨420 に対するセンサ200 の
穴検知動作を説明する。

センサ200 の出力DSはA/D 変換器543 に入力されている
が、CPU500からのチャンネル切換信号により順次差動出
力の和Ｃ、２次コイル105 の出力，センサ200 の出力DS
＝f(t) が各々サンプリング値として繰返しRAM541へ書
込まれている（ステップS1）。サンプリング回数は１枚
当り数百回程度である。サンプリング周期をαとする
と、センサ200 の出力DSが読込まれる毎に、微分係数に
ほぼ相当するf′(t)＝f(t+α)-f(t)も演算されて記憶さ
れ、f(t)の値により硬貨420 がセンサ200 上を通過しき
ったと判断する（ステップS2）。そして、記憶されてい
る微分係数f′(t)の内で最大値Max{f′(t)}と最小値Min
{f′(t)}を検出し（ステップS3）、これら２つの値から
微分係数f′(t)をパルス化するためのスレッショルド S
+ 及び S- を演算する（ステップS4）。正側のスレッシ
ョルドはS+＝K1 ×Max ×{f′(t)}、負側のスレッショ
ルドはS-＝K1 ×Max ×{f′(t)}となる。K1は定数で設
計上任意に設定できるが、例えば0.2 とする。これは出
力レベルの変動に対処するためのものである。この結
果、RAM541に記憶されている微分係数f′(t)の個々の値
がスレッショルドS+及びS-と比較され、３値にパルス化
される（ステップS5）。すなわちf′(t) ≧S+なら
“１”，S-＜f′(t) ＜S+なら“０”，f′(t) ≦S-なら
“-1”が新たにRAM541に記憶される。そして、“+1”と
なっている箇所で最大幅部分t1と、“-1”となっている
箇所で最大幅部分t2とを検出し（連続して+1（又は-1）
となっているアドレスの個数により判別する）（ステッ
プS6）、それらの値に定数K2を乗算した時間t1′とt2′
とを演算する（ステップS7）。時間幅t1′とt2′とを固
定としないのは、搬送速度の変化にも対応できるように
するためである。時間t1′部分に相当するRAM541のアド
レスからデータを読出し、“-1”があるか否かを判断
し、更に時間t2′部分に相当するRAM541のアドレスから
データを読出し、“+1”があるか否かを判断し、“-1,+
1 ”が該当部分にあったときには穴があいた硬貨が通過
したものと判断する（ステップS8）。また、時間t1′,t
2′部分には該当パルスがなく、かつ時間t1,t2 部分以
外の箇所にパルス(+1,-1) がないときには、穴なし硬貨
と判断する（ステップS9）。さらに、時間t1′,t2′部
分には該当パルスがないが、時間t1,t2 部分以外の箇所
にパルスがあったとき（例えばt1′部分に-1ではなく+1
があった場合）には、折曲されたような変形硬貨と判断
する。このような変形硬貨と判断される信号DSは、たと
えば第16図(A) に示すようなものとなり、その微分波形
は同図(B) 、その３値出力は同図(C) にようになる。

次に、このセンサ200 と材質センサ100 の双方の出力側
に基づき、硬貨の直径を判別するこの発明の例を説明す
る。

第２図に硬貨420 と各センサ100,200 の位置関係を示
す。穴なしの硬貨420 が矢印方向に搬送されるとセンサ
200 の出力は第３図(A) のようになり、センサ100 の出
力Ｃは同図(B) のようになる。先ずセンサ200 の出力DS
＝f(t) が立上り、その後に硬貨420 がセンサ100 の位
置に達するとC＝g(t)が立上る。

第17図のフローチャートに基づいて径判別動作を説明す
る。サンプリングは前述したように、センサ100 の差動
出力の和Ｃ、２次コイル105 の出力、センサ200 の出力
DSの順に繰返し行なわれている（ステップS10）。セン
サ200 の出力いDS＝f(t) 、センサ100 の差動出力の和
の値C＝g(t)はサンプリング値が記憶されていき、同時
に前回の値と比較され、今回値が大きければ最大値が更
新されていき、g(t)が増加後に所定レベル以下になった
とき、即ち硬貨420 が後段の材質センサ100 を殆んど通
過しきるとき、サンプリングされたg(t)の最大値Max{g
(t)} が読出され（ステップS11,12）、g(t)＝ Max{g
(t)} ×0.4 を満足するｔの値t′に相当するRAM541のア
ドレスが検出される（ステップS13 ）。つまり、差動出
力の和Ｃがピーク値の４割になった時点t′を捜す。ピ
ーク値の４割に当る部分は２個所あるが、時間の早い方
を用いる。ここで、係数0.4 という数字が後述するセン
サ間の距離、センサ200 の大きさ等によって適宜設定で
きる。g(t′)のアドレスにより、同時点t′におけるf
(t)の値f(t′)が格納されているアドレスから、f(t′)
が読出される。また、f(t)の最大値Max{f(t)} も読出さ
れ（ステップS14 ）、Pr＝f(t′)/Max{f(t)}が演算され
る（ステップS15 ）。つまり、後段のセンサ100 の差動
出力の和Ｃがピークの４割になった時点での前段のセン
サ200 の出力DSが、そのセンサ100 のピークの何割に相
当するかを算出するわけである。比Prの値が大きけれ
ば、硬貨420 がセンサ200 にかかっている割合が大きい
ということである。ROM540に予め記憶されている各金種
毎の基準値範囲を読出して、比Prがその範囲に入ってい
るか否かを判断し、いずれかの範囲に属するなら金種が
特定され、もしいずれも属さないならば偽貨と判定され
る（ステップS16 ）。

なお、比Prの基準値範囲の例を第18図に示す。ここで、
１円と50円についてはPrと径の大小が逆転しているが、
１円硬貨のアルミは50円硬貨の白銅に比べ磁性が強く、
センサへの影響が大きいためである。同一材質について
はPrと径の大小とを比例関係におくことができる。前述
で栄は、g(t)/Max{g(t)}が0.4 となるときのt′を求め
たが、例えばこの比をCrとし、CrとPrとの関係を求めて
もよい。

材質と穴の有無と径の判別とを個別に説明たが、サン
プリングは共通である。この３つの判別条件を加味すれ
ば、より確実な硬貨識別が達成できる。なお、硬貨がセ
ンサ100,200 の上下方向にジャンプしても、この検出は
２つのコイルの差動で行なっているので誤動作はない。

（発明の効果）この発明では光センサを一切使用せず、２つの磁気セン
サのみによって硬貨の径を判別するようにしているの
で、ほこり、ゴミ等によって誤判別を起こすこともな
く、簡単な構成により安価で確実な径識別を達成でき
る。また、第２の磁気センサの値をそのセンサの最大出
力値で割ることにより規格化し、更に、第１の磁気セン
サの値をそのセンサの最大出力値で割って規格化を行な
い、材質によらない直径に比例した値を求めて径を識別
するようにしているので、材質によらず極めて正確に径
を識別でき、偽造硬貨を確実に検出することができる。
なお、径の分解能は1.5mm 程度である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロック図、第２図は２
つのセンサの位置関係を示す図、第３図(A) 及び(B) は
その動作を説明するためのタイミングチャート、第４図
はこの発明に用いる材質センサの構造例を示す図、第５
図はその分解図、第６図(A) 〜(C) はこのセンサに用い
るコアの形状を説明するための図、第７図(A) 及び(B)
は検出原理を説明するための図、第８図はこの発明を硬
貨分類機に適用した例を示す構成図、第９図はその制御
系を示すブロック構成図、第10図及び第11図はその動作
を説明するための図、第12図は硬貨の金種等を識別する
ためのセンサの構造図、第13図(A) 〜(C) ，第14図(A)
〜(C) 及び第16図(A) 〜(C) はその動作を説明するため
の図、第15図は動作例を示すフローチャート、第17図は
動作例を示すフローチャート、第18図は硬貨識別を説明
するための図である。 100 ……材質センサ、103 ……１次コア、106,107 ……
２次コア、105,108,109 ……２次コイル、200 ……セン
サ、420 ……硬貨、500 ……CPU 、540……ROM 、541
……RMA 、542 ……加減算回路、543 ……A/D 変換器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭56−22196（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−49496（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−262992（ＪＰ，Ａ) 特公昭57−35510（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硬貨の径に対応づけられ、かつ硬貨流に沿
って順に配設された第１及び第２の磁気センサと、これ
ら第１及び第２の磁気センサの出力をそれぞれサンプリ
ングして記憶する記憶手段と、前記サンプリング値の最
大値を記憶する最大値記憶手段と、この最大値記憶手段
から読出した前記第２の磁気センサの出力の最大値の所
定割合となる時点において、前記第１の磁気センサのサ
ンプリング値と前記最大値記憶手段から、読出した前記
第１の磁気センサの出力の最大値との比を求める演算手
段と、金種毎に予め基準値を記憶している基準値記憶手
段と、前記演算手段の結果及び前記基準値記憶手段の値
を比較する比較手段とを具え、前記硬貨の径を識別する
ようにしたことを特徴とする硬貨径識別装置。