JPH0792849B2 - 検銭装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、硬貨計数や硬貨選別等
の検銭処理を電気的・磁気的な原理に基いて行う検銭装
置に関し、特に、検銭精度の向上を図った検銭装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、本願発明者は、特願平３−３４６
２０号において、新規且つ優れた検銭特性を有する金属
体弁別装置を開示した。かかる金属体弁別装置は、環状
に巻装されたコイルとのＬＣ共振作用によって発振動作
する複数の発振回路を備え、更に、夫々の環状コイルを
所定間隔で複数個配置して、これらの環状コイルの中空
内を被検銭硬貨が通過したときに得られる交流の発振信
号の周波数の変化から被検銭硬貨の材質を検出すると共
に、振幅の変化から被検銭硬貨の直径及び肉厚をも検出
することができるようにして、被検銭硬貨の特徴抽出精
度を飛躍的に向上させたものである。

【０００３】尚、このような電気的・磁気的原理を適用
した検銭装置は従来から各種知られているが、かかる発
明の金属体弁別装置は、磁界の発生している環状コイル
の中空内に被検銭硬貨を通過させることによって検銭精
度を飛躍的に向上させるようにしたので、組付け精度等
の機構的精度にほとんど影響され無いことから、極めて
優れた効果を発揮するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、かかる従来
技術を適用した検銭装置にあっては、上記金属体弁別装
置の上記複数の環状コイルが夫々独立の発振回路を構成
するようになっており、各発振回路から独立の発振信号
が発生するので、夫々の発振信号の周波数と振幅の変化
を調べ、これらの変化を総合的に評価することによって
被検銭硬貨の特徴抽出を行い、その特徴抽出結果に基い
て被検銭硬貨の金種を判定するようにしていた。

【０００５】しかし、このように別個の環状コイルと発
振回路によると、検銭装置が設置される場所の外部環境
や構成部品（電子部品）の経年変化等に起因して、夫々
の発振信号の周波数及び振幅の特性が別個独立に変動
し、予め設定した初期状態と異なる特性となる場合が生
じる。そして、夫々の発振信号の周波数及び振幅が、互
いに連動して一定の方向へ変化するのであれば、特徴抽
出精度が比較的一定に維持されるが、実際にはこのよう
な保証は無くランダムに変動するので、特徴抽出精度が
低下し、ひいては金種の判定精度も低下するという問題
があった。

【０００６】更に、このような問題を解決すべく、夫々
の発振信号の周波数と振幅の特徴抽出に必要な特定変化
を測定し、統計的手法によって夫々の測定結果の平均値
を求めて、この平均値に基いて特徴抽出を行うという技
法を講じると、信号処理の煩雑化や検銭処理の遅延化を
招来すると共に、あくまでも統計処理であることから常
に精度の良い特徴抽出ができるとは限らないという問題
があった。

【０００７】本発明は、このような外部環境の変化や内
部的要因の変化があっても、常に所定の精度で特徴抽出
及び金種判定を行うことができる検銭装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明は、複数の巻回部が所定間隔で形成され
これらの巻回部の中空部内に被検銭硬貨を通過させるコ
イルと、該コイルとの協動により発振信号を発生する自
励発振回路と、上記コイルの巻回部の中空部内に被検銭
硬貨が通過するときに該コイルに生じている磁界によっ
て被検銭硬貨に発生するうず電流の作用で各環状コイル
のインピーダンス及びインダクタンスが変化するのに伴
う上記発振信号の周波数の変化を検出する周波数検出回
路と、該発振信号の振幅変化を検出する包絡線検出回路
と、該周波数検出回路から出力される周波数信号と該包
絡線検出回路から出力される包絡線検出信号との変化の
特徴を被検銭硬貨の特徴情報として金種を判定する金種
判定回路とを備える構成とした。

【０００９】

【作用】このような構造を有する検銭装置によれば、被
検銭硬貨を通過させる巻回部が複数個存在しても、夫々
の巻回部は電気的に接続して１個の上記コイルを構成
し、更に、このコイルと協動して発振信号を発生する自
励発振回路も１個であるので、被検銭硬貨の通過に伴っ
て生じる発振信号の周波数及び振幅の変化は、その発振
信号によって一義的に決まることとなり、更に、発振信
号に基いて被検銭硬貨の特徴抽出が可能となる。したが
って、従来のように、別個のコイルと発振回路の特性変
化に起因する特徴抽出精度の低下という問題は根本的に
解決される。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。

【００１１】まず、図１に基いてセンサー部分の構造を
説明すると、同図（ａ）に示すよに、筒体１には、被検
銭硬貨２を貫通させるための中空孔３が形成され、更に
その外側壁には、所定間隔Ｗ１で対向するフランジ部
４，５と、同間隔Ｗ２（＝Ｗ１）で対向するフランジ部
６，７が形成され、フランジ部５，６は所定間隔Ｗ３だ
け離れている。そして、この筒体１及びフランジ部４，
５，６，７はプラスチック等で一体成型されている。

【００１２】フランジ部４，５に挟まれた筒体１の外側
壁とフランジ部６，７に挟まれた筒体１の外側壁には、
絶縁被覆された比較的細い同一の銅線８が、夫々所定の
巻数Ｔずつ巻回されることによって、第１の巻回部９と
第２の巻回部１０を有するコイルが形成され、銅線８の
両端１１，１２が外部に延びている。

【００１３】更に、フェライト等で形成されたコ字状の
コア１３が、一方からフランジ部４と５を挟むようにし
て強嵌合されると共に、同一形状及び材質のコア１４
が、同方向からフランジ部６と７を挟むようにして強嵌
合されている。更に、図には分解した状態を示すが、コ
ア１５，１６もコア１３，１４と同一形状及び材質から
成り、コア１３，１４に対向するようにして、フランジ
部４，５及び６，７に強嵌合されている。

【００１４】ここで、間隔Ｗ３は、最も直径の小さな硬
貨のその直径とほぼ等しい間隔に設定されている。例え
ば日本国内で使用される検銭装置では、日本国の１円
玉、５円玉、１０円玉、５０円玉、１００円玉そして５
００円玉の金種の内、最も小さな１円玉の直径より若干
狭い間隔に設定されている。

【００１５】又、中空孔３の形状は、最も大きな硬貨の
径方向の断面（例えば、図中の斜線部分ＡＲで示す）よ
り若干大きい相似形に設計されている。したがって、同
図（ｂ）に示すように、硬貨は若干の隙間を開けて中空
孔３を通過することができるようになっている。但し、
この中空孔３は、硬貨を巻回部９，１０の内側に通過さ
せる為の単なる案内用の孔として設けられたものであ
り、巻回部９，１０に対する硬貨の通過位置を高い機械
精度で規定するために設けられたものではない。

【００１６】そして、コイルの両端１１，１２に、図２
に示す発振回路が接続されることにより、図１（ｃ）の
原理図に示すように、夫々の巻回部９，１０に予め所定
の磁束密度の磁力線９ａ，１０ａを発生させ、被検銭硬
貨２が中空孔３を通過するときに磁力線９ａ，１０ａの
作用を受けるようになっている。

【００１７】次に、図２に基いて、コイルに付加される
検出回路Ｘを説明する。コイルの両端１１，１２間には
コンデンサＣ１，Ｃ２が直列に接続されると共に、端子
１１が比較器１７の非反転入力接点に接続され、端子１
２と比較器１７の反転入力接点がアース接点に接続され
ている。但し、コイルの両端１１，１２を逆に接続して
も良い。

【００１８】比較器１７は所定電圧の電源で作動され、
その出力接点が抵抗１８を介して所定電圧Ｖccにバイア
スされると共に、帰還抵抗Ｒｆを介してコンデンサＣ
１，Ｃ２の共通接続接点Ｐに接続されている。尚、巻回
部９と１０のインダクタンス及びインピーダンスは、被
検銭硬貨２が通過するときに発生するうず電流の影響を
受けて変化するので、図中、このインピーダンスの変化
を符号Ｒで等価的に示している。又、巻回部９と１０の
インダクタンス（Ｌ）は理論的に次式の関係にしたがっ
て変化する。

【００１９】

【数１】

【００２０】これらの比較器１７、コンデンサＣ１，Ｃ
２、抵抗Ｒｆ，１８及び巻回部９，１０から成る回路は
コルピッツ型の発振回路を構成しており、コンデンサＣ
１，Ｃ２及び巻回部９，１０から成る同調回路の回路定
数で決まる周波数及び振幅の発振信号Ｓが端子１１に発
生することとなる。そして、巻回部９，１０が発生する
磁界中を被検銭硬貨２が通過すると、インダクタンス及
びインピーダンスの変化に応じて、発振信号Ｓの振幅及
び周波数が変化することとなり、図３に示すように、被
検銭硬貨２の断面積ＡＲと直径の違いに応じて振幅が変
化し〔図３（ａ）（ｂ）参照〕、被検銭硬貨２の透磁率
の違いに応じて周波数が変化する〔図３（ｃ）参照〕と
いう特性が得られる。

【００２１】周波数検出回路１９は、発振信号Ｓを周波
数を変えることなく２値の矩形波信号Ｆに波形整形する
波形整形回路１９ａと、この矩形波信号Ｆの論理“１”
と“０”の発生周波数を計測することによって発振信号
Ｓの周波数を検出してその検出結果を所定周期τ毎にデ
ジタルの周波数データＤｆとして出力する計測回路１９
ｂを備えている。包絡線検出回路２０は発振信号Ｓの正
の振幅電圧の包絡線を検出する包絡線検波回路２０ａ
と、そのアナログの包絡線信号ＡをＡ／Ｄ変換して所定
周期τ毎にデジタルの振幅データＤａとして出力するＡ
／Ｄ変換器２０ｂを備えている。そして、周波数データ
Ｄｆと振幅データＤａは金種判定回路２１に入力され
て、金種判定が行われる。尚、図１（ａ）に示すセンサ
ー部は、例えば、被検銭硬貨２が自然落下によって中空
孔３内を通過するように、検銭装置の硬貨投入口に直接
又は搬送機構を介して取付けられて用いられる。

【００２２】次に、検出回路Ｘの動作を図４に基いて説
明する。尚、図１（ａ）に示すように、被検銭硬貨２が
巻回部９，１０の中空部内を中空孔３に沿って矢印Ｙの
方向に通過するものとする。更に、包絡線信号Ａと振幅
データＤａ、矩形波信号Ｆの発生周波数と周波数データ
Ｄｆの夫々の関係は、アナログ信号とデジタルデータと
の関係であるにすぎず実質的に同一であるので、説明の
都合上、アナログの包絡線信号Ａと矩形波信号Ｆに基い
て説明する。更に、図４（ａ）は被検銭硬貨２と巻回部
９，１０の位置関係、同図（ａ）は発振信号Ｓ、同図
（ｂ）は包絡線信号Ａの波形、同図（ｃ）は矩形波信号
Ｆを示す。

【００２３】図４において、ある時点ｔ１以前のよう
に、被検銭硬貨２が巻回部９，１０のいずれにも挿入し
ていないときは、被検銭硬貨２が磁界の影響も受けない
状態での各巻回部９，１０のインダクタンスによって一
義的に決まる一定周波数及び振幅の発振信号Ｓが発生す
る〔図４（ａ）参照〕。これに伴って、包絡線検出回路
２０の包絡線信号Ａも一定振幅Ｈ０〔図４（ｂ）参
照〕、周波数検出回路１９の矩形波信号Ｆの発生周波数
も一定となる〔図４（ｃ）参照〕。

【００２４】次に、ある時点ｔ２に示すように、被検銭
硬貨２の先端部分が第１の巻回部９の中空部分に侵入す
ると、磁界の影響によってその先端部分にうず電流が発
生し、同時に巻回部９，１０のインダクタンス及びイン
ピーダスＲが変化して、発振信号Ｓの周波数及び振幅が
変化し始め、同時に包絡線信号Ａの振幅が減少し、矩形
波信号Ｆの発生周波数も変化し始める。尚、透磁率が空
気よりも高い材質の被検銭硬貨２の場合には、図４
（ｃ）に示するように、被検銭硬貨２と巻回部９，１０
の重なり合う面積が大きくなるほど発振信号Ｓの周波数
が次第に低くなり、逆に透磁率が空気よりも低い材質の
被検銭硬貨２の場合には、被検銭硬貨２と巻回部９，１
０の重なり合う面積が大きくなるほど発振信号Ｓの周波
数が高くなる。尚、ここでは、透磁率が空気よりも高い
材質の被検銭硬貨２が通過する場合を示す。

【００２５】更に、被検銭硬貨２が巻回部９の中空部内
に進行していくと、うず電流の発生が次第に大きくな
り、その変化に応じて発振信号Ｓの周波数及び振幅、包
絡線信号Ａの振幅、及び矩形波信号Ｆの発生周波数も変
化していく。

【００２６】次に、時点ｔ３に示すように、被検銭硬貨
２の中心部分が巻回部８の中心部分に一致すると、被検
銭硬貨２中に発生するうず電流が最大となり、発振信号
Ｓと包絡線信号Ａの振幅が、図示するようにボトムの値
Ｈ１になると同時に、矩形波信号Ｆの発生周波数が低く
なる。

【００２７】次に、時点ｔ３〜ｔ４の間のように、被検
銭硬貨２が次第に巻回部９から外れていくと、発振信号
Ｓと矩形波信号Ｆの周波数がもと来た状態に上昇してい
き、同様に、発振信号Ｓと包絡線信号Ａの振幅ももと来
た状態に上昇していく。

【００２８】そして、時点ｔ４に示すように、被検銭硬
貨２の先端部分と巻回部１０の重なり部分と、その後端
部分と巻回部９の重なり部分の面積が等しくなると、発
振信号Ｓと包絡線信号Ａがこれらの重なり部分に対応す
る振幅Ｈ２となると同時に、発振信号Ｓと矩形波信号Ｆ
も重なり部分に対応する周波数となる。

【００２９】次に、時点ｔ４〜ｔ５の期間のように、被
検銭硬貨２の後端部分が第１の巻回部９から外れて第２
の巻回部１０に次第に侵入していくと、第２の巻回部１
０による磁界の影響で被検銭硬貨２に生じるうず電流が
増加していき、それに伴って発振信号Ｓと包絡線信号Ａ
の振幅が次第に減少し、同様に、発振信号Ｓと矩形波信
号Ｆの発生周波数が次第に低下していく。

【００３０】次に、時点ｔ５以後は、被検銭硬貨２が巻
回部１０から次第に外れていくのに伴って信号Ｓ，Ａの
振幅が伸長していき、矩形波信号Ｆの周波数も時点ｔ１
のときの状態に次第に復帰していき、時点ｔ７で被検銭
硬貨２が巻回部１０から完全に外れた後は、信号Ｓ，
Ａ，Ｆは時点ｔ１のときと同じ状態に復帰する。

【００３１】ここで、これらの信号Ｓ，Ａ，Ｆの振幅の
変化や発生周波数の変化は被検銭硬貨２の金種毎に固有
の特性を示す。特に、断面積ＡＲが大きい被検銭硬貨２
ほど信号Ｓ，Ａの最小振幅Ｈ１とＨ３は小さくなり、
又、透磁率の大きい被検銭硬貨２であるほど、信号Ｓ，
Ａが最小振幅Ｈ１とＨ３となるときの矩形波信号Ｆの発
生周波数が低くなるという特性を示す。

【００３２】そして、本発明者は、実験の結果、最小振
幅Ｈ１とＨ３が被検銭硬貨２の断面積ＡＲと相関関係が
あり、図４（ｂ）の時点ｔ４に示すように、信号Ａが山
状となるときの振幅Ｈ２が被検銭硬貨２の直径と相関関
係があり、更に、信号Ａが最小振幅Ｈ１又はＨ３となる
ときの発生周波数が被検銭硬貨２の材質（透磁率）と相
関関係があることをつきとめ、これらを被検銭硬貨２の
特徴データとして、後述する補正制御回路２１で金種の
自動判定を行わせるようにした。

【００３３】判定回路２１は、演算機能を有するマイク
ロコンピュータシステムによって実現されており、所定
周期τごとに振幅データＤａと周波数データＤｆを入力
し、周期τ毎に入力した振幅データＤａの前後の振幅の
大小関係を逐次比較することによって図４（ｂ）に示す
ような最小振幅Ｈ１とＨ３及び、山状となるときの振幅
Ｈ２を検出する。

【００３４】そして、ルックアップテーブルとして予め
格納されている、各金種についての最小振幅Ｈ１とＨ３
及び、山状となるときの振幅Ｈ２の参照データと比較し
て、最も一致性を有する金種を被検銭硬貨２の金種とす
る判定結果Ｑを出力する。

【００３５】このように、この実施例によれば、２個の
巻回部９，１０を有する１つのコイルとの協動で発振す
る発振回路を備え、被検銭硬貨２が通過したときの発振
信号Ｓの周波数の変化と振幅の変化の特定の特徴を特徴
データとして特徴抽出するようにしたので、この１つの
発振信号Ｓから特徴抽出することができる。したがっ
て、従来のように、複数個のコイルとこれらと協動する
別々の発振回路でセンサー部分を構成して、夫々の発振
回路から出力される複数の発振信号を信号処理すること
によって特徴抽出するよりも処理速度が速くなり、且つ
処理回路が簡素化される。又、従来のように別々の発振
回路を適用しないので、夫々の発振回路のランダムな特
性変化に基く検銭精度の低下を招来することが無くな
り、検銭精度の向上を図ることができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、複
数の巻回部が所定間隔で形成されこれらの巻回部の中空
部内に被検銭硬貨を通過させるコイルと、該コイルとの
協動により発振信号を発生する自励発振回路と、上記コ
イルの巻回部の中空部内に被検銭硬貨が通過するときに
該コイルに生じている磁界によって被検銭硬貨に発生す
るうず電流の作用で各環状コイルのインピーダンス及び
インダクタンスが変化するのに伴う上記発振信号の周波
数の変化を検出する周波数検出回路と、該発振信号の振
幅変化を検出する包絡線検出回路と、該周波数検出回路
から出力される周波数信号と該包絡線検出回路から出力
される包絡線検出信号との変化の特徴を被検銭硬貨の特
徴情報として金種を判定する金種判定回路とを備える構
成としたので、被検銭硬貨を通過させる巻回部が複数個
存在しても、夫々の巻回部は電気的に接続して１個の上
記コイルを構成し、更に、このコイルと協動して発振信
号を発生する自励発振回路も１個となることから、被検
銭硬貨の通過に伴って生じる発振信号の周波数及び振幅
の変化は、その発振信号によって一義的に決まることと
なり、更に、発振信号に基いて被検銭硬貨の特徴抽出が
可能となる。したがって、従来のように、別個のコイル
と発振回路の特性変化に起因する特徴抽出精度の低下と
いう問題は根本的に解決される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施例のセンサー部の構成を示
す構成説明図である。

【図２】一実施例の検出回路の構成を示す回路図であ
る。

【図３】一実施例の検銭原理を説明するための特性図で
ある。

【図４】一実施例の検銭動作を説明するための説明図で
ある。

【符号の説明】

１…筒体、２…被検銭硬貨、３…中空孔、４，５，６，
７…フランジ部、８…銅線、９，１０…巻回部、１１，
１２…端子、１３，１４，１５，１６…コア、１７…比
較器、Ｃ１，Ｃ１…コンデンサ、１８…抵抗、Ｒｆ…帰
還抵抗、１９…周波数検出回路、２０…包絡線検出回
路、２１…判定回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の巻回部が所定間隔で形成されこれ
   らの巻回部の中空部内に被検銭硬貨を通過させるコイル
   と、 該コイルとの協動により発振信号を発生する自励発振回
   路と、 上記コイルの巻回部の中空部内に被検銭硬貨が通過する
   ときに、該コイルに生じている磁界によって被検銭硬貨
   に発生するうず電流の作用で該コイルのインピーダンス
   及びインダクタンスが変化するのに伴う上記発振信号の
   周波数の変化を検出する周波数検出回路と、 該発振信号の振幅変化を検出する包絡線検出回路と、 該周波数検出回路から出力される周波数信号と該包絡線
   検出回路から出力される包絡線検出信号との変化の特徴
   を被検銭硬貨の特徴情報として金種を判定する金種判定
   回路と、を備えたことを特徴とする検銭装置。