JPS61150093A - 材質センサ - 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】 （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して硬貨の金種、真偽を識
別するのに適した材質センサ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１１（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０例えばホッパと呼ばれる硬
貨溜りから混合金種の硬貨を１枚ずつ傾斜通路へ送り出
し、その硬貨が自重により傾斜通路を転勤し、光学セン
サ及び材質センサで成る判別部を通過した後、その判別
結果に応じて該当する金種の全軸へ収納させるタイプの
ものがある。この種装置においては。

硬貨が転勤する際、傾斜通路面上に付着したゴミ等によ
って硬貨がジャンプすることがあり。

判別部で硬貨がジャンプすると材質センサの出力レベル
が変化してしまい、正確に材質を判別できないという欠
点があ、うた、また、この種硬貨匁類機は処理速度が遅
い（１分当り８００枚程度）という欠点もある。

これに対し、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、選別部で選別して
該当金種の全軸へ収納させるタイプの硬貨分類機は、硬
貨を強制搬送させているために上述の硬貨分類機より処
理速度が早い、しかし、通路上を硬貨が移動する際、直
径の小さい金種硬貨、例えば１円硬貨や５円硬貨等が通
路の一方側端に必らず規制されるとは限らない、これは
、直径の様々の金種硬貨が水平回転盤上から送り出され
る際、小径硬貨が大径硬貨に押される等の原因により生
ずるものである。従って、この様なタイプの硬貨分類機
に材質センサを取付けて混入した偽貨（外国硬貨も含む
）を検知しようとしても、材質センサに対する移動硬貨
の位置関係を一定に規制できないため、材質センサの出
力レベルは１つの金種硬貨に対しても変動してしまい、
混入偽貨の検知は不可能であった。もっとも、通過後段
に金種に応じて径の小さいものから順に通路下へ落ちる
ように複数の選別穴を設けたものについては、選別式直
前に規制部材を設けているので、各金種毎に選別式手前
に材質センサを個々に設けて偽貨を検知することは不可
能ではない、しかしながら、個々に材質センサを設ける
ことはかなりのコストアップになるので、実際問題とし
ては好ましいものではない。

（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、硬貨
等の物体が通路上を搬送される際、搬送方向と直交する
方向に躍動しても出力レベルが変動せず、物体の材質質
量に応じた出力が確実に得られる材質センサを提供する
ことを目的としている。

（問題を解決するための手段） この発明の構成を第１図及び第２図を用いて説明する。

材質センサ１００は全体が樹脂等によりモールド４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ｌｏｔと上部中央部＋０２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次フィル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１０Ｂ及び１０７が配設され
ており、これら２次コア１０８及び１０？にはそれぞれ
２次コイル１０１１及び１０９が巻回されている。２次
コア１０Ｂ及び１０？の縦断面の形状は、上部中央＋０
２の開放部から各々外側に向って各下面と１次コア１０
３の上面との距離が広がるようにしである。第２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１０Ｂ及び１０？に向っ
て延びる磁束線１１０が発生される。

（発明の作用） 第３図（Ａ）は２次コアが無い場合の磁束線＋１０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１０８Ａ及び１０７
Ａを配置した場合、その磁束線１１０は第３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
１０８Ａ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３図（Ｃ）に示すように２次
コア１０Ｂ及び１０７の底面に傾斜を付け、１次コア１
０３との間隔を中央部で小さくすれば、２次コア１０Ｂ
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１０Ｂ及
び１０７の底面での磁束密度もほぼ等しいものとなる。

第４図（Ａ）及びＣＢ）を用いてこの発明の詳細な説明
する。第４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
通過するときを菖−０とし、硬貨１２０が右にずれたと
きのコイル出力ＩＩｓを同図（Ｂ）に示す、ｇＳ４図（
Ｂ）でＡは第１図の２次コイル１０５と２次コイル＋０
８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３図（Ｂ）のような構造の
場合には、Ｘの違いによって特性りの如く曲線となって
しまうが、第３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。

（発明の実施例） 上述した原理で作動する材質センサ１００を、硬貨分類
機に適用した例を第５図に示す。

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１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１４０１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、連なった
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２００（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４
１Ｇ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４０Ｂ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ｔきる。

第６図に制御系のブロック図を示す、先ず材質センサ１
００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！！５０１，５１１，
５２１、半波整流器５０２．５１２．５２２及びローパ
スフィルタ５０３．５１３．５２３を介して加減算回路
５４２に入力され、２次フィル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／＋１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
ＣＰＵ５ＧＧを介してＲＡＭ５４１に順次記憶していく
、このとき、前回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７図に示すように大きくなり、硬貨４２０中心
が材質センサ１ＧＧ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ＲＯＭ５４
０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８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、５０
０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１０Ｂ及び１０？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１０８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ＲＯＭ５４０内の基準値を補正する必要がある。そ
の−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ＲＯ
Ｍ５４０に記憶させである温度毎（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７図）が求まった後、この最大値を補正してから所
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
ける硬貨の流動途切れ時点等の場合が考えらる。

次に、第９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ナであり、硬
貨４２０の通過時には上の２次コイル２０２と下の２次
コイル２０３の出力に差が生じ、この差Ｏ５を出力とし
て取出す、その出力Ｏ５は第６図に示すように増幅器５
３１．半波整流路５３２、ローパスフィルタ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１Ｏ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１１図は穴
なしの１円硬貨についての出力０５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１２図のフローに従って硬貨４２０に対するセンサ２
００の穴検知動作を説明する。

センサ２０Ｇの出力Ｏ５はＡ／Ｄ変換器５４３に入力さ
れているが、ＣＰｔ１５ＧＧ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ａｓ−ｒ（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Ｍａｎ（
ｆ’（ｔ））と最小値）ｌｉｎ（ｆ’（ｔ））を検出し
くステップ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・−ＫＩ　ＸＭａｔ　Ｘ　（ｆ’　（ｔ））　、負側
（Ｆ）　Ｘ　し７　シＨｋドは５−ＫＩ　Ｘ）Ｈｎ　Ｘ
（ｆ’（ｔ））　となる、Ｋｌは定数で設計上任意に設
定できるが１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“Ｏ”、ｆ’（ｔ）≦Ｓ
−なら−１”が新たにＲＡｌｌＩ５４１に記憶される。

そして、−＋１″となっている箇所で最大幅部分ｔｌと
。

°°−１″′となっている箇所で最大幅部分ｔ２とを検
出しく連続して＋１（又は−１）となっているアドレス
の個数により判別する）（ステー、プＳ６）、それらの
値に定数に２を乗算した時間ｔｌ“とｔ２゜とを演算す
る（ステップ５７）０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０時間ｔｌ’部分に相当するＲＡ）１５
４１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ＲＡＭ５
４１のアドレスからデータを読出し、”＋ｌ”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ｔｌ’　、ｔ２’部分には該当パ
ルスがなく、かつ時間ｔｉ、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ｔｌ’　、ｔ２’部
分には該当パルスがないが、時間ｔｌ、ｔ２部分以外の
箇所にパルスがあったとき（例えばｔｌ’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′ｒ（断する。このような変形硬貨と判断される
信号ｒＪＳは、たとえば第１３図（Ａ）に示すようなも
のとなり、その微分波形は同図（８）、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
力値に基づき、硬貨の直径を判別する例を説明する。

第１４図に硬貨４２０と各センサ１Ｇ０．２００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１５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０５−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Ｇ−１
ｇ（ｔ）が立上る。

第１８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１ＧＧの
差動出力の和Ｃ１２次コイル＋０５の出力、センサ２Ｇ
Ｇの出力Ｉ］Ｓの順に繰返し行なわれている（ステップ
９１０）、センサ２００の出力０５−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４２
０が後段の材質センサ１００を殆んど通過しきるとき、
サンプリングされ九ｇ（ｔ）の最大値ｘａｘｔｇ（ｔ）
）が読出され（ステップＳｌｌ、１２）　、　ｇ（ｔ）
＝　Ｍａｔ（ｇ（ｔ））ｘｏ、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３１３　）　、つまり、差動出力の和Ｃがピーク値
の４１１になった時点ｔ°を捜す、ピーク値の４割に当
る部分は２箇所あるが、時間の早い方を用いる。ここで
。

係数０．４という数字は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、ｒ（ｔ’
）が読出される。また、　ｒ（ｔ）の最大値Ｍａｔ（ｆ
（ｔ）ｌ　も読出され（ステ、プＳ１４　）、Ｐｒ＝ｆ
（ｔ’）／Ｍａｘ［ｆ（ｔ））が演算される（ステップ
５１５）、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２０Ｇ
の出力Ｏ８が、そのセンナ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。

ＲＯに５４０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、
もしいずれにも属さないならば偽貨と判定される（ステ
ップ５１Ｂ　）　。

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Ｓいためである。同一材
質についてはＰ「と径の大小とを比例関係におくことが
できる。前述では、　ｇ（ｔ）／＞ｌａｍ（ｇ（ｔ）］
が０．４となるときのｔ′を求めたが１例えばこの比を
Ｃｒとし、　Ｏｒ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したが、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１０Ｇ、２００の上下方向にジャンプしても、その
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） この発明ではコアの形状に工夫をこらしたので、硬貨が
搬送方向と直行する方向にずれている場合でもその出力
が安定し、硬貨等の材質を確実に識別できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の材質センサの構造例を示す図、第２
図はその分解図、第３図（Ａ）〜（Ｃ）はこの発明のセ
ンサに用いるコアの形状を説明するための図、第４図（
Ａ）及び（Ｂ）はこの発明の検出原理を説明するための
図、第５図はこの発明のセンサを硬貨分類機に適用した
例を示す構成図、第６図はその制御系を示すブロック構
成図、第７図及び第８図はその動作を説明するための図
、第９図は硬貨の金種等を識別するためのセンサの構造
図、第１０図（Ａ）〜（Ｃ）、第１１図（Ａ）〜（Ｃ）
及第１３図（Ａ）〜（Ｃ）はその動作を説明するための
図、第１２図は動作例を示すフローチャート、第１４図
は２つのセンサの位置関係を示す図、第１５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１６図は動作例を示すフローチャート、第１７図
は硬貨識別を説明するための図である。 １００・・・材質センサ、＋０３・・・１次コア、１０
８，１０７・・・２次コア、１０５，１０８，１０９・
・・２次コイル、２００・・・センサ、４２Ｇ・・・硬
貨、５００・・・ＣＰｏ　、　５４０・・・ＲＯＭ　、
　５４１・・・ＲＡＭ　、　５４２・・・加減算回路、
５４３・・・Ａ／Ｄ変換器。 出願人代理人　　安　形　雄　三 図面の浄会（内容に変更なし） 弗　ｌ　　圓 ４Ｉｆ）３　　目 弗１５目 （Ａ） （Ｅ） （Ｃ） 竿　１１　目 （Ｅ） （Ｃ） 弔１６図 手続補正書（方式） ％式％ ２、発明の名称 材質センナ ３、補正をする者 を件との関係　　特許出願人 兵庫県姫路市下手野３５番地 （１４３）グローリー工業株式会社 ４、代理人 ５、補正命令の日付 昭和８０年４月１０日 （発送日　昭和６０年４刀３０日） 願書に最初に添付した図面の浄書珍別紙のとおり（内容
に変更なし）補正する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 幅広の１次コアと、この１次コアに巻回されて励磁され
   る１次コイルと、前記１次コアに巻回され、前記１次コ
   イルによって電磁誘導される第１の２次コイルと、前記
   １次コアと対向してその中央部分を切断されて設けられ
   ると共に、下面と１次コア上面との間隔が前記中央部か
   ら両端に向って大きくなるように構成されている２個の
   ２次コアと、これら２次コアの各々に巻回された第２の
   ２次コイルとを具え、前記第１の２次コイル及び第２の
   ２次コイルの出力により、前記１次コア及び２次コアの
   間を通過する物体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。