JPH07506687A - コイン試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 コ　イ　ン　試　験　装　訳 本発明は、　コイン試験装置こ関する。

周知のように、前記装置には、コインがその中を進むように配置された試験領域 に電磁場を発生させる１つ以上の誘導センサを備えている。コインは、その寸法 及び／または（イ料に依存する程度の影響を前記電磁場に与える。誘導センサと それが接続される回路は、電磁場へのコインの影響が主にコイン材料、　コイン 直径またはコイン厚さで決定されるように配置することができる。誘導センサは 、十分な感度を確保するために、試験するつもりのコインの寸法に匹敵する寸法 にしがちである。これは、電磁場がコイン本体のいたるところで渦ｍ流を発生す ることに関連して、ｎ＋＋記誘導セン勺を、　コインの見掛けすなわち平均特性 に応じる傾向のあるものにすることになる。しかし、コインの中には、第１の金 属からなる中心コアが第２のまたはそれぞれそれ違うタイプの金属からなる１つ 以上の外輪で囲まれているような、　２種以上の材７１の複合物で形成されてい るものがある。従来のセンサは、これらのバイメタル（または、一般に、マルチ メタル）コインと、均質でないコインの材料で生じる平均的な影響と実質的に同 じ程度の影響をセンサに与える材料で作られた均質なコインとを容易に識別する ことができない、また、センサは、広い間隔にわたって電磁場への影響を検出す ることができるので、コインの正確な位置に対する感度がさほど良くなく、した がって特に、測定するコイン外形において正確にならない傾向がある。

１０９１ハ５００３は、第１及び第２の比較的小さなホール効果センサが、　コ インの異なる部分を同時に検出するようにコイン軌道から異なる高さであってコ イン軌道に沿った位置に備えられ、センサ出力はコインを試験するためにスレシ ョールドされるバイメタルコイン用試験装置を開示している。

ＬＩＳ４７４２９０３は、コイン軌道に沿った数個のセンサの出力が別々に引き 出され、　別個の処理のために時分割多重形式で供給されるバイメタルコイン用 試験装置を開示している。

ＩＩ　Ｓ　４８　？　０３６０は、第１のホール効果センサがコイン軌道上に配 置されると共に、第２のホール効果センサが前記軌道から離れてまたは基準コイ ンの近（に配置され。

（コインがない時にゼロになるように設定された）２つのセンサ出力の差がマル チメタルコインを試験するのに利用されるコイン試験装置を開示している。

ＦＲ２５３８９３４は、第１及び第２のセンサが、コインの異なる部分を検出す るようにコイン軌道に沿って異なる高さの両側に配置され、センサ出力は、有効 な基準コインが存在する特にゼロになるように調整される。　ｌコインタイプの 試験用のコイン試験装置を開示している。

試験コインは、　コインが両センサ付近の対称的な位置にある瞬間を検出して、 センサ出力の差の量をサンプリングし、その量がかなりあればコインを排除する ことにより試験される。

それはバイメタルコインを試験しない、たと＾、　マルチメタルコインがコイン 軌道内にあったとしても、　コインを試験するのに用いられるサンプリングされ た差読取値は、　コインがセンサに対して対称の位置にある瞬間のセンサ出力だ けを表わし、そのため、各センサで検出されたコイン材料は同一になり、したが って、この配置はマルチメタルコイン内の材料差に対して感度が良くない。

よって、本発明は、試験されるべきコインを運ぶコイン通路を限定するための手 段と、間隔を置かれた２つの磁気センサであって、各々が、試験装置が用いられ るべきマルチメタルコインの直径より幅が実質的に狭い磁気センサを含む検出回 路とからなり、前記２つのセンサは。

通路に沿って進むコインが連続して通過し、かつ通過するコインにより同時に影 響を受けることができるように配置され、前記回路は、さら紀、コインの異なる 金属からなる各領域が各センサに影響を与えている間の前記センサの出力の差に 応答し、それにより供給される信号が本物の：１インを表わしているかどうかを ｉａｕするためのト段を含むことを特徴とするマルチメタルコイン用のコイン試 験装置を提供する。

このように、前記回路は、各センサで検出される材料内容の変化を強調し、その ため、均質でないコインは異なる出力を生じる。

８センサは、好適にはそれぞれインダクタンスで形成されるが、磁場を発生させ るのに適する手段が提供される場合には、他のタイプのセンサ（例えば磁気抵抗 器、ホール効果素子等）を用いることもできる。　１個の小サイズのインダクタ ンスは、種々の材料からなるコインの正確な識別を可能にするのに十分な感度を 持っていない。

しかし、センサを２個用いてその出力の差を調べることによって、十分な感度を 得ることができる。出力の差は増幅して拡大することができ、その情報内容がノ イズで隠されることはない。

好適には、センサはコイン軌道がら同一距離にある（すなわち、　コイン軌道に 平行な整列した地点に配置される）、この場合には、センサ出力の差を表わす信 号はずっと対称になる。なぜなら、マルチメタルコインが回転対称なものである 場合（通常このケースである）、コインの同じ部分が各センサで調べられること になるからである。

好適には、センサは、前記回路に感度バランスを与えるブリッジ回路になるよう に接続される。好適には、ブリッジ回路はコインがない時にバランスする。

好適には、センサのサイズは、各々異なる金属で作られたコインの各部分のサイ ズのオーダーからなり、特に、センサはコインの最も幅の狭い材料部分のサイズ に会わせることができる。

好適には、ｔ１製コインから得られる出力信号は、鉄材料がないコインから得ら れる出力信号よりがなり大きくなり得ることがわかっているので、出力信号の範 囲を調整するための手段が備えられる。

また、本発明はこのような回路を用いる試験方法にも及ぶ０本発明による試験装 置は、特に、上述のタイプからなるようなマルチメタルコインの検出及び試験に 適している。しかし１本発明はこのタイプのコインの試験に限らない、なぜなら 、この手法は有益な他の利用法があるからである０例えば、検出回路は、さらに またはかけがえとして、精密なコイン直径センサヒして用いることができる。

次に、本発明をｈ体化した装置を例として付随の図面を参照して説明する。

図１は、本発明によるコイン試験装置のフライトデツキを概略的に示す。

図２は、センサの回路図である。

図３Ａ乃至３Ｄは、本発明の試験装置のセンサで生じた出力の差と従来のセンサ で生じた出方の差とを示す波形図である。

図４は１図２のセンサと試験装置の接続を示すブロック図である。

図１を参照すると、これは本発明による試験装置のフライトデツキの概略斜視図 である。コイン、例えば２で示されるバイメタルコインは、中心のコア３′及び 外輪３゛を有し、　シュート（図示しない）を経由して試験装置４に入り、矢印 への方向のエネルギー吸収部材６上に落ちる０次いで、　コインは傾斜路８をこ ろがり落ちて出口通路１０に入る。

コインは、傾斜路をころがり落ちる時、試験装置デツキの後壁１６の穴の中に取 り付けられた一対のセンサインダクタンスすなわちコイル１２．１４を横切る。

コイルはこのケースでは断面が実質的に円形であり、各々約５ｍｍの幅を有する 。２つのコイルの中心は、傾斜路８０表面に平行な、すなわちコインの進行方向 に平行な方向に潤ったものとして約９ｍｍの間隔が置かれている。

たけその近くに配置するのが望ましい０例えば、コイルの中心は、直径２８ｍｍ のコインに対して、　フライトデツキ傾斜路より約１４ｍｍ上に取り付けられる 。コイルの中心は、連続して横切られるようにコインの移動方向に平行な方向に 間隔を置かれている。この実施例のセンサは、傾斜路の表面から同一距離のとこ ろに配置されているが、これは必須ではない、その代わりとして１分離方向はコ インの移動方向に対して傾けることができる。

しかし、　この場合には、センサの位置決めは、コインサイズの範囲が広くなる につれて適切になりそうもない。

もちろん、上記の寸法は、特に試験装置が用いられるべきコイン（〒なわも、試 験装置が受け入れ可能なものと決定するようにセットアツプされるコイン）の直 径に依存して変艷することができる。試験装置がバイメタルコインを試験するた めに用いられることになる場合は、センサは各々、好適には、試験装置が用いら れることにある最小のバイメタルコインの外輪の幅より大きくない幅を備える。

コイルの間隔は、好適には、試験装置が用いられることになるバイメタルコイン の最大外輪幅を越える。いずれの場合にも、各センサの幅は、試験装置が試験す るつもりの最大のコインの直径の２５パーセントを越えないことが望ましい、コ イル中心のｒａｔ隔は、好適には、試験装置が試験するつもりの最小コインより 小さく　す　る。

図２を参照すると、２つのコイル１２及び１４は発振器２０で駆動されるブリッ ジ回路の辺の近くに接続されていることがわかる。ブリッジの第３の辺は並列ｔ ｆＩ続された抵抗及び容量素子２２及び２４を含む、ブリッジの第４の辺は同様 な抵抗及び容量素子２６及び２８を含み、さらに、　コインがない時に正確にバ ランスするまでブリッジを調整することができる可変抵抗及び容量素子３０及び ３２を含む。

ブリッジの出力端子３．４及び３６は、それぞれ抵抗を介して差動増幅器３８の 負及び正入力に接続される。増幅器３８の出力は利Ｉｌｌの加算増幅器４０の負 入力に供給され、この入力には、接地と電源電圧間に接続された可変抵抗４２か らなるポテンショメータがらの可変オフセット電位も人力される。加算増幅器４ ２の出力はクランプダイオード４４の両端に結合される。加算増幅器４０に加え られたオフセット電圧の目的は、大電圧増幅の必要性なしにブリッジ回路からの 高周波信号のダイオード整流を可能にすることにある。

クランプダイオード４４の両端出力は、コンデンサ４（−と抵抗４８及び５０で 形成されるローパスフィルタを介して高利得増幅器５２に供給される０次いで、 この増幅器の出力は予め決められた間隔でサンプリングされ。

それにより生じた波形を１本物のコインを表わしているかどうかを確認するため に調べることができる。それ自体技術１―周知の種々のサンプリングｆｔｈを用 いることがで　き　る。

図３八を参照すると、　これは、均質なコインが横切る時に従来の誘導センサか ら得られる波形のエンベロープを吊す、縦軸は振幅を表わし、横軸は時間を表わ す、従来のセンサはコインのサイズと同じサイズを備えている。

センサの出力振幅は、コインがセンサの電磁場に入るにつれて下がり、コインが 電磁場を離れるにつれて上がる。

図３Ｂに示されるように１図２の回路の整流器に表わされる出力エンベローブは 異なっている０個々のセンサの出力は等しく、ブリッジは、コインが電磁場に入 る前とコインが電磁場を離れた後バランス状態にあり、センサは共にコインの各 領域の近くにある。したがって、回路出力はこの時ゼロになる。しかし、コイン が第１のセンサの近くにあるが第２のセンサにまだ達していない間と、コインが 第１のセンサを離れた後筒２のセンサをまだ横切っていなかった間は、センサか らの出力は実質的番ご異なる。他の方法で見ると、　（この実施例のように）セ ンサがコイルの場合、コインの存在は第１のセンサのインピーダンスを変え、そ れによりブリッジ回路をアンバランスにする０回路出力はコイルインピーダンス したがってコイル出力の差に応答するので１図３Ｂに示される２つの信号部分３ ０及び３２が得られる。コイルが適当な周波数（例えば１ｏｏｋＨｚ）で励磁さ れた場合、これらの部分の各振幅は、　コインが作られている材料に依存する。

　２つの部分を分離する峙ｒｌｌ＋はコインの直径に依存する。

バイメタルコインの通過に応じて従来のセンサで生じる出力は図３０に示される 。エンベロープレベルは、コインが電＆１１ｉｓに入る前の休止レベルがら、コ インが電磁場を横切るにつれて低いレベルに変わり１次いで休止レベルに戻る。

　しかし、　このエンベロープは、　コインが電磁場に入っている時と離れた時 には中間レベルに変わる。

この中間レベルはコインの外輪の材料に依存する量を有し、エンベロープ波形の 中央の高原部はコインの中心コアの材料に依存するレベルを有する。

しかし、実際には、　コインがバイメタルコインであることを確かめるのは従来 のセンサでは困難なことがある。

エンベロープ波形の始めと終わりの中間のレベルは、波形全体と比較した場合比 較的短い持続時間を有する。たとえ中間レベルが検出されても、コインの材料が 本物のコインについて期待されるものに対応しているかどうかをｌｉＩ認するの は困難である。上述のように、波形の異なる部分の高さは材料特性を示すが１回 路定数、温度、ノイズ等のような他の要因で著しく影響を受ける。

一部分に大きな信号対ノイズ比を得るために、　コイルは、通常コインと同じサ イズにしたり１種々の金属からなるコインの（比較的小さい）各部分より大きく したりする。

したがって、　コイルは通常両金属の領域を同時に検出し。

遷移すなわりエツジ領域は浅くなり不明瞭になる。

図３Ｄを＃！照すると、これは、バイメタルコインの通過に応答１゛る本発明の センサの出力を示す０図示のように、　このｅＩ形は１図３Ｂに示される波形と 比較した場合非常に特有なものになっており、その結果、　コインがバイメタル からなることを検出するのが非常に容易になっている。この波形は、コインがセ ンサ電磁場に入る時と離れる時に対応する２つの部分３４及び３６を有する。

２−）の部分間の時間は、両センサがコインの中心コア材１１の逝くにある時間 に対応しており、したがって１１゛いを相殺する同一出方を発−トする。コイン が第１のセンサ電！ａＩＪ４に入るにつれて、第１のセンサの出方は第２のセン サの出力に比較して変化し、外輪材料の性質に依存する３８で示されるレベルを 発生する１次いで、　コインのコアが第１のセンサに近づくにつれて、レベルは コア材料に依存する４ｏに変わる０次いで、外輪が第２のセンサに近づくにつれ て、　レベルは、コア及び外輪材料間の関係（例えば材料間の損失状態の差）に 依存する４２に変わる１次いで、　コアが第２のセンサの近くに来ると、　レベ ルはゼロに変わる１図３Ｄに見られるように、コインがセンサを離れる時反対の 効果が生じる。

エンベロープ波形の部分３４及び３６は各々、波形部分の全体の持続時間と比較 した場合の相当な持続時間をＲＬ、シたがって検出するのが比較的容易な、多数 の別個のレベルをとる。また、種々の材料に対応するエンベロープ部分の種々の 高さは、ブリッジ回路の差分構成のため温度、　ノイズ等による影響をあまり受 けない、さらに１図面が概略的なため図３には明確に示されていないが、図３０ に示される従来センサの波形の中間レベルは。

従来のインダクタンスコイルのサイズが大きくて材料含有量の局部変化に対して あまり感度が良くないため、図：（Ｄのこの実施例による波形の中ｍ！レベルよ り非常に広い範囲までならされている。

コイル１２及び１４は各々小さいが、センサ出力電圧利得を増加させること番ご よって十分な感度を得ることができる。すなわち、センサ回路は、差分出力を供 給するので、広いダイナミックレンジを有し、ノイズ及び温度の影響を比較的免 れる。これは、特に、センサ回路がコ（ンがない時にバランスするブリッジ回路 からなる場合番・二そのようになる。　したがって、／トさなコイルのｌ＋［！ Ｉ１１と通常関連する感度の問題は避けることができる。

図３Ｄの領域３４及び３６におけるセンサ回路の出力は、所定の時間における２ つのセンサの下にあるコインの各部分の材料（または他の）特性の差を直接表わ し、したがって、マルチメタルコインが試験されることになる場合のコインタイ プまたは有効性の良好なインジケータになる。同じ差分情報は図３ＣＧご示され る１つのセンサの出力から得られるかも知れないが、これは、必然的に他のセン サからの大きな量の減算を伴って小さな差分を発生させ、これは１回路ノイズが ある場合、固有的に不正確な、サンプリング１段のノイズの量子化や他の不正確 さになる。

い（つかのコイン、特に強磁性体を含有するコインは。

他のコインより実質的に高い出力を発生することができる０回路が前記コインと 共各ご用いられるように設計されている場合、より小さな出力を発生するコイン に対する回路の感度は実質的に低くなる。したがって、再び図２を譬類すると、 一実施例では、出力増幅器５２は可変利得のものが備えられる。この増幅器は、 抵抗７２及びツェナーダイオード７４からなる直列回路と並列に接続された抵抗 ７０からなる利得決定用帰還ループに接続される。利得は通常上として抵抗７０ で決定され、比較的高くなる。しかし、入力電圧が、ツェナーダイオード７４の 絶縁破壊電圧に相当する予め決められたレベルを越えると、抵抗７２が効力を生 じ、したがって増幅器の利得を実質的に減少させる。これは、前記回路を強磁性 コインと共に用いることを可能にし、低レベル出力を生じる：Ｉ（ンに対する感 度を維持１゛る。

上述の配置は、コインがコインサイズ及び励磁周波数に依存するコイルを横切る 時のコイルからのコインの距１こ対する感度を良くすることができる。したがっ て。

前記回路は、浮き出し横様の外輪すなわちコインの押型加工の存在を検出するた めに用いることができ、本発明はこのように前記押型加工すなわち外輪の検出方 法に及ぶ、望むならば、　１９９２年１０月り５日出願のＧＢ２２５４９４８す なわちＰＣＴ／ＵＳ９２１０８７８３、または１９９２年５月６日出１ｆｉ）英 国出Ｉｔ　９２Ｇ９６８Ｇ！　（代理人整理番号：　Ｊ、２Ｓ１３３）、これら のすべての内容は會照によりここに含まれる。に開示されている手法のどれかを 用いて、コイルとコインの間隔に対する感度があまり良くない測定量を得ること ができる。この手法は、コインの存在により誘導回路で測定されるリアクタンス と損失に基づく影響を表わすベクトルの方向を検出することに頼っている。これ を達成するために、増幅！！１３８の出力は、一方は発振器とＩｒ１相で前記出 力をサンプリングし、他方はこの位相と９０′の差のある位相で曲記出力をサン プリングする２つの位相検出器に送られる。

センサ回路は、例えば図３Ｄに示されるように対称的な出力を供給する。材料内 容を検出するためには、波形部分のうちの１つを見ることだけが必要であること が注目される。好適には、コインフライトは、この出方が発生する時間によりも っと安定になりそうなので、第２の波形部分が調べられる。

図４を参照すると、上述のように１図２の回路からなる検出回路の出力は、サン プラ１１０（Ｍ型的には、アナログ−デジタルコンバータ（ＡＤＣ）からなる゛ ）で予め決められた間隔でサンプリングされ、サンプラ１１０のサンプル出力は 制御回路１２０に供給される。＄制御回路１２０は１例えば、プログラマブル配 憶１（八Ｍ及び実行ＲＡＭメモリを伴うマイクロプロセッサまたはマイクロコン トローラ　プログラマブル制御回路で構成するが。

または大規模集積回路（ＬＳ　Ｉ）で構成することができる。

制御回路１２０に付随しているのは記憶回Ｎ１３０であり、　これは、承認され るべき各コインについて、承認されるべき各マルチメタルコインに関するｒＭ３ ｄの波形に対応するデータからなる試験データを記憶するように手配される。典 型的には、前記データは、各部分３Ｂ。

４０．４２（または第２の波形部分３６の対応部分）の振幅及び幅、　またはそ れらの部分の幅、または両方の組み合わせから構成することができる。制御手段 １２０は、デジタル処理で波形部分３８．４０．４２を検出して、例えば波形の 湾曲部及び比較的平らな部分の場所を捜し出すように手配される。好適な実施例 では、制御手段１２０によりこのようにｗ１認された部分３８．４０゜４２の振 幅がｘ、ｙ、ｚで指定される場合、制御手段は、１１１１定された振幅ｘ、ｙ、 ｚの加重和を形成し、この加重和を記憶回路！３０内の基準データ（例えば受納 の上下限）と比較することによって、これらの振幅が有効なコインの振幅に相当 するか否かを確認するように手配される。換言すれば、制御手段１２０は以下の 関係を満たすかどうかを確認するように手配される。すなわち。

Ｉ’　ｂ　、＜　（Ａ　ｘ　＋　Ｂ　ｙ　＋　Ｃｙ、　）　＜　Ｔ　ｂ　２　、 ここで。

’Ｉ’　ｌ＋　、及び１°ｈ　２は記憶１ｒ！１路１３０に記憶されているコイ ンタイプに対応する記憶されたスレシＪ−ルドであり。

八、　■、Ｃは記憶回路ｒ　ＩＳ　（］に記憶されている各コインタイプに関す る定数である。

上記に条件が満たされた場合、制御手段１２０はそれ自体周知のタイプの受納ゲ ート１４０を作動させてコインを受け入れる。

この手法は我々の先行出ＩＩ　ＧＢ２２３８１６２及び１０９１７０６０７４に 開示したものと同じであるが、測定された信号振幅Ｘ。

ｙ、ｚはその中に開示されている個々のコイル出力信号の代わりに用いられ、し たがって、それらの先行出願の開示は参照によりここに含まれる。

同じ程度に他の手法を用いることもできる１例えば。

測定値ｘ、ｙ、ｚと記憶回Ｍ　１３０１１１：保持されている対応する記憶値の ｆｆ！接比較を、コインが所定の基準コインに相当するかどうかを確認するため に行なうことができる。

」二記のことから、本発明の手法は、コインの導電率及び／または透磁率、　コ インの種々の材料の分布、コインの直径及び／または浮き出し横様の外輪すなわ ちコインの押型加工の存在を検出するために用いることができる。

また、本発明による試験装置は、本物のコインの代わりにワッシャーを挿入して メカニズムをだまそうとすることに対して効果的な保護を提供する。

ここに用いられた用語°コイン“は、本物のコインばかりでなく、だいたいコイ ン状のサイズのトークンや。

コイン式またはトークン式機械を動作させようとする際に用いることができる他 のアイテムも指すものである。

ＦＩＧ、３Ａ　ＦＩＧ　３（１２ ＦＩＧ　３８　ＦＩＧ　３Ｄ。

、＋ｎ＝ＰＣＴ／Ｇｉｌ１９３１００９２９

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．試験されるべきコインを運ぶコイン通路を限定するための手段と、間隔を置 かれた２つの磁気センサであって、各々が、試験装置が用いられるべきマルチメ タルコインの直径より幅が実質的に狭い磁気センサを含む検出回路とからなり、 前記２つのセンサは、通路に沿って進むコインが連続して通過し、かつ通過する コインにより同時に影響を受けることができるように配置され、前記回路は、さ らに、コインの異なる金属からなる各領域が各センサに影響を与えている間の前 記センサの出力の差に応答し、それにより供給される信号が本物のコインを表わ しているかどうかを確認するための手段を含むことを特徴とするマルチメタルコ イン用のコイン試験装置。
2. ２．請求の範囲第１項記載の試験装置において、センサは通路からほぼ同一変位 に配置される試験装置。
3. ３．請求の範囲第１項または第２項記載の試験装置において、各センサはインダ クタンスである試験装置。
4. ４．いずれかの先行する請求の範囲に記載の試験装置において、センサはブリッ ジ回路の各辺に接続される試験装置。
5. ５．いずれかの先行する請求の範囲に記載の試験装置において、センサ出力はコ インがない時実質的に等しい試験装置。
6. ６．マルチメタルコインの試験方法であって、コインを、各々がコインの直径よ り幅が実質的に狭い一対の磁気センサであって、両方が同時にコインに近づくこ とができるような距離だけ間隔を置かれているセンサを連続して横切らせる工程 と、種々の金属からなる前記コインが前記センサの両方に接近した時のセンサの 出力の差を表わす信号部分を得る工程と、前記信号の波形が、前記信号部分に基 づくコア材料と異なるコイン外輪の存在を示しているかどうかを確認する工程と からなることを特徴とする方法。
7. ７．コインの直径の確認方法であって、コインを、各々がコインの直径より実質 的に狭い幅を有する２つの磁気センサであって、コインにより同時に影響を受け るように配置されたセンサを連続して横切らせる工程と、センサの出力の差を表 わす信号を得る工程と、前記信号波形の各部分間の時間の測定量からコイン直径 を得る工程とからなる方法。
8. ８．請求の範囲第６項または第７項記載の方法において、センサはインダクタン スである方法。
9. ９．請求の範囲第６、７または８項記載の方法において、センサはブリッジ回路 に接続される方法。
10. １０．請求の範囲第６乃至第９項記載の方法において、センサ出力はコインがな い時実質的に等しい方法。