硬貨識別装置
【課題】 衝突センサへの衝突速度の変化に対する硬貨の識別精度を向上させた硬貨識別装置を提供する。
【解決手段】 硬貨２が投入口３に投入されると、その硬貨２は、自由落下して衝突センサ７に衝突して衝突力が検知される。衝突センサ７は、硬貨２の衝突速度にばらつきがあるとセンサ出力に誤差が発生するので、識別処理部８では、電子検銭センサ６のセンサ出力から硬貨速度検出部１０が硬貨２の通過速度を検出し、その通過速度から硬貨衝突速度推定部１１が硬貨衝突速度を推定し、衝突センサ出力補正部１２が衝突力検知部１３で検知した衝突力を、推定した硬貨衝突速度で補正する。これにより、衝突力検知部１３の出力は、硬貨衝突速度が一定の場合のセンサ出力になるので、硬貨の識別精度を向上させることができる。
【解決手段】 硬貨２が投入口３に投入されると、その硬貨２は、自由落下して衝突センサ７に衝突して衝突力が検知される。衝突センサ７は、硬貨２の衝突速度にばらつきがあるとセンサ出力に誤差が発生するので、識別処理部８では、電子検銭センサ６のセンサ出力から硬貨速度検出部１０が硬貨２の通過速度を検出し、その通過速度から硬貨衝突速度推定部１１が硬貨衝突速度を推定し、衝突センサ出力補正部１２が衝突力検知部１３で検知した衝突力を、推定した硬貨衝突速度で補正する。これにより、衝突力検知部１３の出力は、硬貨衝突速度が一定の場合のセンサ出力になるので、硬貨の識別精度を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は硬貨識別装置に関し、特に自動販売機などに搭載され、投入された硬貨の真偽を判定する硬貨識別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動販売機や両替機等に搭載されている硬貨識別装置においては、投入された硬貨が転動しながら通過する硬貨搬送路に硬貨の材質を検知する材質センサ、外形を検知する外形センサ、板厚を検知する板厚センサ等が配置されており、それらのセンサの出力値に基づいて投入された硬貨の真偽の判定が行われている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
各センサは、コイルを有する磁気センサで構成され、所定の周波数にてコイルを発振させている。硬貨がセンサ配置部分を通過した際にコイルのインピーダンスが変化し、それにつれて発振レベルが変化する。この変化量が硬貨の材質（導電率）や硬貨の板厚（形状、模様）に因って発生するため、その変化量を捉えることで硬貨の材質や外形、及び硬貨の板厚変化、つまり、硬貨の模様の検出が可能となっている。
【０００４】
また、近年、偽貨がより巧妙になってきた背景と、外国の硬貨が容易に持ち込まれてそれが投入されるなどの悪戯が問題となっており、自動販売機等の硬貨識別装置では、管理上の観点から様々な偽造貨に対して対応を図って正貨を正しく識別できることが要求されている。
【０００５】
そのため、硬貨の導電率を利用した識別だけではなく、硬貨の機械的な特徴も検出することで、形状や模様がほぼ同一で、かつ、導電率が近い材料でも、真偽貨の識別を可能とする識別方法が提案されている。その１つに圧電素子を用いた衝突センサによって衝突力を検知し、真偽貨を識別する方法がある（特願２００３−４２４８０６参照。）。
【０００６】
図６は、衝突センサを用いた従来の硬貨識別装置の主要部の概略的な構成例を示す正面図である。
硬貨識別装置１０１は、硬貨投入口１０４と、この硬貨投入口１０４に連結された硬貨搬送路１０５，１０６と、この硬貨搬送路１０５，１０６の側壁に対向して配置された導電率利用の電子検銭センサ１０８と、硬貨搬送路１０５上に取り付けられた圧電素子による衝突センサ１０７と、検銭済みの硬貨を収納する硬貨収納部１０９とを備えている。
【０００７】
また、衝突センサ１０７及び電子検銭センサ１０８のセンサ出力は識別処理部１１１に接続されている。この識別処理部１１１は、電子検銭センサ１０８を硬貨が通過したときのセンサ出力変化に基づいて硬貨１０３の特徴を検知する特徴検知部１１２と、衝突センサ１０７に硬貨が衝突した際のセンサ出力値を検知する衝突力検知部１１３と、硬貨の真偽及び種類の基準となるデータが予め記憶された基準データ記憶部１１５と、特徴検知部１１２及び衝突力検知部１１３の出力と基準データ記憶部１１５に記憶された基準データとを比較し、この比較結果により硬貨１０３の真偽及び種類を判定する判定部１１４とを備えている。
【０００８】
このような構成の硬貨識別装置１０１において、硬貨投入口１０４に投入された硬貨１０３は、図示のような一連の流れに沿って転動していく。すなわち、投入された硬貨１０３は、自由落下して衝突センサ１０７に衝突し、その後、電子検銭センサ１０８を通過していく。このとき、衝突センサ１０７は、硬貨１０３が衝突したときの衝突力を検知し、電子検銭センサ１０８は、その硬貨１０３の特徴を検知する。衝突センサ１０７及び電子検銭センサ１０８のセンサ出力は、識別処理部１１１に入力されて識別処理される。識別処理部１１１が正貨と判定すると、投入された硬貨１０３は、硬貨収納部１０９へ収納され、正貨と判定されなかった場合は、図示しないゲートにより硬貨搬送路が切り替えられて返却口に戻される。
【０００９】
図７は、衝突センサに弾性係数の異なる硬貨が衝突したときのセンサ出力電圧の時間変化を示す図であり、図８は、衝突センサに弾性係数の異なる硬貨が異なる速度で衝突したときのセンサ出力電圧の時間変化を示す図である。
【００１０】
図７には、硬貨１０３が衝突センサ１０７に衝突したときのセンサ出力波形１１６とその硬貨１０３よりも弾性係数の小さい硬貨１０３ａが衝突センサ１０７に衝突したときのセンサ出力波形１１７とが示されている。ここで、衝突センサ１０７のセンサ出力電圧は、硬貨１０３よりも弾性係数の小さい硬貨１０３ａが衝突した場合の方がセンサ出力電圧の大きさが小さくなっている。
【００１１】
これは、硬貨１０３，１０３ａが自由落下の途中である速度（運動エネルギ）をもって衝突センサ１０７に衝突するが、衝突する速度（運動エネルギ）が同じならば、硬貨１０３，１０３ａの弾性係数の違いによって、衝突センサ１０７のセンサ出力電圧に差が発生するからである。この場合、センサ出力電圧とセンサ出力の発生時間との積（運動エネルギ、グラフの面積１１８と１１９）は一致するが、弾性係数が小さくなるほど衝突時間が長くなって衝突力が小さくなり、弾性係数が大きくなるほど衝突の時間が短くなって衝突力が大きくなる。このため、その弾性係数の差によって衝突力に差が発生するので、それにほぼ比例して衝突センサ１０７のセンサ出力電圧に差１２０が発生することになる。この弾性係数は、その硬貨の材料に固有のものである。したがって、センサ出力電圧の大きさのみに着目した検出の場合には、偽貨の材料に正貨と異なるものが使用されていると、それらの弾性係数も異なり、衝突センサ１０７のセンサ出力電圧に差１２０が発生するため、この差１２０を検出することにより、真偽貨の判別が可能となっている。
【００１２】
以上は、衝突センサ１０７に衝突するときの硬貨１０３，１０３ａの速度が等しいということを前提としていた。しかし、その衝突時の速度は、硬貨投入口１０４に硬貨１０３，１０３ａを投入する状況や、硬貨投入口１０４から衝突センサ１０７まで硬貨１０３，１０３ａをガイドする硬貨搬送路の形状によっても変化してしまうため、必ずしも同じ衝突速度とはならない。
【００１３】
たとえば、図８に示したように、硬貨１０３の場合、弾性係数が大きくても衝突速度が小さい（運動エネルギが小さい）と、図７と比較して、センサ出力電圧の小さなセンサ出力波形１２１になり、硬貨１０３ａの場合、弾性係数が小さくても衝突速度が大きい（運動エネルギが大きい）と、図７と比較して、センサ出力電圧の大きなセンサ出力波形１２２になっている。つまり、衝突速度に差があると、弾性係数の違いによって発生するセンサ出力電圧の差が一定せず、場合によっては大きさの関係が逆転する場合もある。
【特許文献１】特開２００３−５１０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このように、従来の硬貨識別装置においては、硬貨が衝突センサに衝突する速度にばらつきがあると、弾性係数の違いに基づいて判定していた衝突センサのセンサ出力に誤差が生じることになり、これによって、真偽貨の識別精度が低下してしまうことがあるという問題点があった。
【００１５】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、衝突センサへの硬貨の衝突速度が変化しても、硬貨の識別精度が低下しないようにした硬貨識別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明では上記問題を解決するために、硬貨の導電率の変化を利用して硬貨の特徴を検出する電子検銭センサと、硬貨の弾性係数の違いを利用して硬貨の材料を検出する衝突センサとを備えた硬貨識別装置において、硬貨が衝突センサに衝突するときの硬貨衝突速度を検出する硬貨衝突速度検出手段と、衝突センサのセンサ出力を、硬貨衝突速度検出手段によって検出された硬貨衝突速度によって補正する衝突センサ出力補正手段と、を備えていることを特徴とする硬貨識別装置が提供される。
【００１７】
このような硬貨識別装置によれば、衝突センサ出力補正手段によって衝突センサの出力値を硬貨衝突速度検出手段が検出した硬貨衝突速度で補正することができ、これにより、衝突センサに衝突する際の衝突速度にばらつきが生じた場合であっても、硬貨の衝突条件を同じにすることができるので、硬貨の識別精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の硬貨識別装置は、電子検銭センサによって検知されたセンサ出力から衝突センサに衝突する際の硬貨衝突速度を求め、その硬貨衝突速度から衝突センサのセンサ出力を補正するようにしたことにより、衝突センサのセンサ出力精度を確保することができ、より硬貨の識別精度を向上させることが可能となるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、自動販売機に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態の硬貨識別装置の主要部の概略構成を示す側面図である。
【００２０】
第１の実施の形態による硬貨識別装置１は、その上部に投入された硬貨２を受け入れるように開口された投入口３を有し、この投入口３の下部に連結して硬貨搬送路４，５が設けられている。硬貨搬送路４には、投入口３から硬貨２が自由落下してくる位置に衝突センサ７が配置され、硬貨搬送路５には、その側壁に対向して電子検銭センサ６が配置されている。衝突センサ７は、圧電素子によって構成されている。
【００２１】
電子検銭センサ６の下流側には、この電子検銭センサ６を通過した硬貨２を振り分ける図示しない振り分け機構及び振り分けられた硬貨を収納する硬貨収納部１６が設けられている。振り分け機構は、識別された硬貨２が正貨の場合は、硬貨の種類に応じた振り分けを行うゲートと、偽貨の場合は、所定の返却口へ導くよう振り分けるゲートとを有している。
【００２２】
また、衝突センサ７及び電子検銭センサ６の出力は、識別処理部８に接続されている。この識別処理部８は、電子検銭センサ６の出力を受けるように接続された特徴検知部９及び硬貨速度検出部１０を備えている。硬貨速度検出部１０の出力は、硬貨衝突速度推定部１１を介して衝突センサ出力補正部１２に接続されている。衝突センサ７の出力は、衝突力検知部１３を介して衝突センサ出力補正部１２に接続されている。識別処理部８は、また、基準データ記憶部１４を備え、その出力は、硬貨衝突速度推定部１１、衝突センサ出力補正部１２及び判定部１５に接続されている。判定部１５は、また、特徴検知部９及び衝突センサ出力補正部１２にも接続されている。ここで、硬貨速度検出部１０及び硬貨衝突速度推定部１１は、硬貨衝突速度検出手段を構成し、衝突センサ出力補正部１２は、衝突センサ出力補正手段を構成している。
【００２３】
電子検銭センサ６を硬貨２が通過した時のセンサ出力変化に基づいて、特徴検知部９は、硬貨２の特徴を検知し、硬貨速度検出部１０は、硬貨２の通過速度を検出する。衝突力検知部１３は、衝突センサ７に硬貨２が衝突した際の衝突センサ出力の値を検知する。基準データ記憶部１４は、硬貨の真偽及び種類の判定基準となるデータと衝突速度補正用の関係式とが予め記憶されている。硬貨衝突速度推定部１１は、硬貨速度検出部１０で検出された通過速度及び基準データ記憶部１４に記憶された関係式から衝突センサ７に硬貨２が衝突する際の衝突速度を推定する。衝突センサ出力補正部１２は、硬貨衝突速度推定部１１で推定された衝突速度及び基準データ記憶部１４に記憶された関係式から衝突センサ７の出力値を補正する。判定部１５は、特徴検知部９が検知した硬貨２の特徴を基にして、衝突センサ出力補正部１２で補正された衝突力検知部１３の出力と基準データ記憶部１４に記憶された基準データとを比較し、この比較結果により硬貨２の真偽及び種類を判定する。
【００２４】
このような構成の硬貨識別装置１において、硬貨２が投入口３から投入されると、その硬貨２は、自由落下して衝突センサ７に衝突して衝突力が検知され、その後、電子検銭センサ６を通過して特徴が検知され、衝突センサ７及び電子検銭センサ６のセンサ出力を基に識別処理部８が識別処理する。識別処理部８が正貨と判定すると、投入された硬貨２は、図示しない振り分け機構により硬貨搬送路が切り替えられて、硬貨収納部１６へ収納され、正貨と判定されなかった場合は、返却口に戻される。
【００２５】
次に、衝突センサ７に硬貨２が衝突したときの衝突速度の求め方について説明する。本実施の形態では、硬貨２が衝突センサ７に衝突するときの衝突速度を直接検知しているのではなく、この硬貨識別装置１が既に備えている電子検銭センサ６を利用して衝突速度を間接的に検知するようにしている。具体的には、硬貨２が電子検銭センサ６を通過する速度から衝突速度を推定する手法をとっている。
【００２６】
図２は、電子検銭センサを硬貨が通過したときのセンサ出力を示す図であり、図３は、電子検銭センサにおける硬貨の通過速度と衝突速度との相関関係を示す図であり、図４は、衝突センサ出力と衝突速度との相関関係を示す図である。
【００２７】
まず、投入口３から投入された硬貨２は、衝突センサ７に衝突し、その後、電子検銭センサ６を通過する。電子検銭センサ６は、硬貨２が通過していく方向にある決められた長さ（硬貨２の通過距離）を有しているので、硬貨２を検出している時間が分かれば、硬貨２が電子検銭センサ６を通過する速度を知ることができる。
【００２８】
電子検銭センサ６を硬貨２が通過したときは、図２に示したようなセンサ出力が得られる。ここで、センサ出力が現れている時間１７が硬貨２の通過時間であり、これは硬貨速度検出部１０によって検出され、その通過時間から硬貨通過速度が求められる。その時間１７の間に現れている出力波形１８は、硬貨の特徴を検知している部分であり、特徴検知部９によって検知される。
【００２９】
このようにして硬貨速度検出部１０によって検出された硬貨の通過速度は、硬貨衝突速度推定部１１に入力され、ここで、硬貨衝突速度が推定される。硬貨２が実際に衝突センサ７に衝突するときの衝突速度とその後に電子検銭センサ６を通過したときの通過速度とを実測すると、図３に示したような結果が得られた。この測定結果から、実測したデータ１９は、ばらつきはあるが統計的にみて、通過速度と衝突速度とに比例的な相関関係があることが分かった。その相関関係は、（ｙ＝ａｘ＋ｂ）で表される比例関数２０で近似することができる。したがって、基準データ記憶部１４には、その比例関数２０が記憶されており、硬貨衝突速度推定部１１では、その比例関数２０を参照して、通過速度から硬貨衝突速度を推定するようにしている。
【００３０】
次に、硬貨衝突速度推定部１１が推定した硬貨２の衝突速度と標準的（平均的）な硬貨の衝突速度との誤差を算出し、衝突センサ出力補正部１２によって衝突力検知部１３が検知した衝突センサ７のセンサ出力値を誤差分だけ増減して補正をする。この誤差は、（速度誤差×比例定数ｃ）によって表されるもので、これについても、硬貨２の衝突速度と衝突センサ７のセンサ出力とを事前に測定し、統計的にその関係式を抽出する。その際、図４に示したように、硬貨２の衝突速度と衝突センサ７のセンサ出力とは、ばらついたデータ２１となるが、概ね（ｙ＝ｃｘ＋ｄ）で表される比例関数２２で近似することができる。この比例関数２２についても基準データ記憶部１４に記憶しておき、衝突センサ出力補正部１２がセンサ出力値を補正する際にその関係式２２を参照し、衝突センサ出力補正部１２は、衝突力検知部１３にて得られた衝突センサ７のセンサ出力に対応する標準的な衝突速度と硬貨衝突速度推定部１１によって推定された衝突速度との誤差を算出し、その誤差分だけ衝突センサ７のセンサ出力を補正する。
【００３１】
このように衝突速度によって補正された衝突力は、判定部１５に入力される。判定部１５は、その補正された衝突力と、基準データ記憶部１４に予め記憶された硬貨の真偽及び種類の基準となるデータとを比較し、かつ、導電率を利用した電子検銭センサ６のセンサ出力から特徴検知部９によって得られた硬貨２の特徴と合わせて、硬貨２の真偽及び種類を最終的に判定する。
【００３２】
このように、硬貨識別装置１は、硬貨２が衝突センサ７に衝突するときの衝突速度のばらつきによって生じる衝突センサ７のセンサ出力の誤差を補正することができるため、より識別精度を向上させることができる。その結果、硬貨の弾性係数の差をより感度良く感知できるため、形状や模様がほぼ同一で、かつ、導電率が近い材料の硬貨でも、識別が可能になる。
【００３３】
図５は、第２の実施の形態の硬貨識別装置の主要部の概略構成を示す側面図である。なお、この図５において、図１に示した構成要素と同じ又は同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３４】
この第２の実施の形態の硬貨識別装置１ａは、第１の実施の形態の硬貨識別装置１と比較して、衝突センサ７を電子検銭センサ６の後部に配置した点で異なる。すなわち、衝突センサ７は、電子検銭センサ６の下流側において硬貨２が転動していく方向の延長線上に衝突面を電子検銭センサ６の方向に向けて配置されている。これにより、硬貨２は、電子検銭センサ６を通過した直後に衝突センサ７に衝突するようにしている。
【００３５】
以上の構成において、硬貨識別装置１ａの投入口３に投入された硬貨２は、自重により下方へ自由落下してその途中に設けられた硬貨搬送路４に衝突する。その後、その衝突による飛び跳ねが収まると、硬貨２は、硬貨搬送路５に沿って転動していく。その転動途中に配置された電子検銭センサ６が転動していく硬貨２を検出し、そのセンサ出力から識別処理部８の硬貨速度検出部１０が硬貨２の通過速度を検出する。電子検銭センサ６を通過した硬貨２は、その後、衝突センサ７に衝突する。その際、衝突センサ７は、その硬貨２の弾性係数に応じたセンサ出力を発生し、識別処理部８の衝突力検知部１３にて検知される。
【００３６】
硬貨速度検出部１０で検知された硬貨２の通過速度は、硬貨衝突速度推定部１１に入力されて硬貨２が衝突センサ７に衝突するときの衝突速度が第１の実施の形態の硬貨識別装置１と同様の方法にて推定され、衝突センサ出力補正部１２に入力される。衝突センサ出力補正部１２は、衝突力検知部１３にて検知されたセンサ出力をその推定された衝突速度で補正し、判定部１５に送る。
【００３７】
以上のように、この第２の実施の形態の硬貨識別装置１ａは、硬貨２の通過速度の検出を衝突センサ７に衝突する直前の位置にて行っているため、硬貨衝突速度推定部１１で推定する衝突速度と実際に衝突センサ７に衝突するときの衝突速度との誤差を少なくすることができる。
【００３８】
また、電子検銭センサ６を、衝突センサ７に衝突した後の硬貨２を検出しない程度まで衝突センサ７に近接配置することで、硬貨速度検出部１０で検知した硬貨２の通過速度と実際に衝突センサ７に衝突するときの衝突速度との誤差を実質的に無視することができるまで小さくすることができ、この場合は、硬貨衝突速度推定部１１を識別処理部８から省くことができる。
【００３９】
この第２の実施の形態の硬貨識別装置１ａでは、硬貨２は、硬貨搬送路４，５上を転動していくだけなので、電子検銭センサ６を通過し、衝突センサ７に衝突するまでの挙動が安定しており、したがって、各センサの検出誤差が少なくなって、硬貨２の判定をより高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施の形態の硬貨識別装置の主要部の概略構成を示す側面図である。
【図２】電子検銭センサを硬貨が通過したときのセンサ出力を示す図である。
【図３】電子検銭センサにおける硬貨の通過速度と衝突速度との相関関係を示す図である。
【図４】衝突センサ出力と衝突速度との相関関係を示す図である。
【図５】第２の実施の形態の硬貨識別装置の主要部の概略構成を示す側面図である。
【図６】衝突センサを用いた従来の硬貨識別装置の主要部の概略的な構成例を示す正面図である。
【図７】衝突センサに弾性係数の異なる硬貨が衝突したときのセンサ出力電圧の時間変化を示す図である。
【図８】衝突センサに弾性係数の異なる硬貨が異なる速度で衝突したときのセンサ出力電圧の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１，１ａ 硬貨識別装置
２ 硬貨
３ 投入口
４，５ 硬貨搬送路
６ 電子検銭センサ
７ 衝突センサ
８ 識別処理部
９ 特徴検知部
１０ 硬貨速度検出部
１１ 硬貨衝突速度推定部
１２ 衝突センサ出力補正部
１３ 衝突力検知部
１４ 基準データ記憶部
１５ 判定部
１６ 硬貨収納部
【技術分野】
【０００１】
本発明は硬貨識別装置に関し、特に自動販売機などに搭載され、投入された硬貨の真偽を判定する硬貨識別装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動販売機や両替機等に搭載されている硬貨識別装置においては、投入された硬貨が転動しながら通過する硬貨搬送路に硬貨の材質を検知する材質センサ、外形を検知する外形センサ、板厚を検知する板厚センサ等が配置されており、それらのセンサの出力値に基づいて投入された硬貨の真偽の判定が行われている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
各センサは、コイルを有する磁気センサで構成され、所定の周波数にてコイルを発振させている。硬貨がセンサ配置部分を通過した際にコイルのインピーダンスが変化し、それにつれて発振レベルが変化する。この変化量が硬貨の材質（導電率）や硬貨の板厚（形状、模様）に因って発生するため、その変化量を捉えることで硬貨の材質や外形、及び硬貨の板厚変化、つまり、硬貨の模様の検出が可能となっている。
【０００４】
また、近年、偽貨がより巧妙になってきた背景と、外国の硬貨が容易に持ち込まれてそれが投入されるなどの悪戯が問題となっており、自動販売機等の硬貨識別装置では、管理上の観点から様々な偽造貨に対して対応を図って正貨を正しく識別できることが要求されている。
【０００５】
そのため、硬貨の導電率を利用した識別だけではなく、硬貨の機械的な特徴も検出することで、形状や模様がほぼ同一で、かつ、導電率が近い材料でも、真偽貨の識別を可能とする識別方法が提案されている。その１つに圧電素子を用いた衝突センサによって衝突力を検知し、真偽貨を識別する方法がある（特願２００３−４２４８０６参照。）。
【０００６】
図６は、衝突センサを用いた従来の硬貨識別装置の主要部の概略的な構成例を示す正面図である。
硬貨識別装置１０１は、硬貨投入口１０４と、この硬貨投入口１０４に連結された硬貨搬送路１０５，１０６と、この硬貨搬送路１０５，１０６の側壁に対向して配置された導電率利用の電子検銭センサ１０８と、硬貨搬送路１０５上に取り付けられた圧電素子による衝突センサ１０７と、検銭済みの硬貨を収納する硬貨収納部１０９とを備えている。
【０００７】
また、衝突センサ１０７及び電子検銭センサ１０８のセンサ出力は識別処理部１１１に接続されている。この識別処理部１１１は、電子検銭センサ１０８を硬貨が通過したときのセンサ出力変化に基づいて硬貨１０３の特徴を検知する特徴検知部１１２と、衝突センサ１０７に硬貨が衝突した際のセンサ出力値を検知する衝突力検知部１１３と、硬貨の真偽及び種類の基準となるデータが予め記憶された基準データ記憶部１１５と、特徴検知部１１２及び衝突力検知部１１３の出力と基準データ記憶部１１５に記憶された基準データとを比較し、この比較結果により硬貨１０３の真偽及び種類を判定する判定部１１４とを備えている。
【０００８】
このような構成の硬貨識別装置１０１において、硬貨投入口１０４に投入された硬貨１０３は、図示のような一連の流れに沿って転動していく。すなわち、投入された硬貨１０３は、自由落下して衝突センサ１０７に衝突し、その後、電子検銭センサ１０８を通過していく。このとき、衝突センサ１０７は、硬貨１０３が衝突したときの衝突力を検知し、電子検銭センサ１０８は、その硬貨１０３の特徴を検知する。衝突センサ１０７及び電子検銭センサ１０８のセンサ出力は、識別処理部１１１に入力されて識別処理される。識別処理部１１１が正貨と判定すると、投入された硬貨１０３は、硬貨収納部１０９へ収納され、正貨と判定されなかった場合は、図示しないゲートにより硬貨搬送路が切り替えられて返却口に戻される。
【０００９】
図７は、衝突センサに弾性係数の異なる硬貨が衝突したときのセンサ出力電圧の時間変化を示す図であり、図８は、衝突センサに弾性係数の異なる硬貨が異なる速度で衝突したときのセンサ出力電圧の時間変化を示す図である。
【００１０】
図７には、硬貨１０３が衝突センサ１０７に衝突したときのセンサ出力波形１１６とその硬貨１０３よりも弾性係数の小さい硬貨１０３ａが衝突センサ１０７に衝突したときのセンサ出力波形１１７とが示されている。ここで、衝突センサ１０７のセンサ出力電圧は、硬貨１０３よりも弾性係数の小さい硬貨１０３ａが衝突した場合の方がセンサ出力電圧の大きさが小さくなっている。
【００１１】
これは、硬貨１０３，１０３ａが自由落下の途中である速度（運動エネルギ）をもって衝突センサ１０７に衝突するが、衝突する速度（運動エネルギ）が同じならば、硬貨１０３，１０３ａの弾性係数の違いによって、衝突センサ１０７のセンサ出力電圧に差が発生するからである。この場合、センサ出力電圧とセンサ出力の発生時間との積（運動エネルギ、グラフの面積１１８と１１９）は一致するが、弾性係数が小さくなるほど衝突時間が長くなって衝突力が小さくなり、弾性係数が大きくなるほど衝突の時間が短くなって衝突力が大きくなる。このため、その弾性係数の差によって衝突力に差が発生するので、それにほぼ比例して衝突センサ１０７のセンサ出力電圧に差１２０が発生することになる。この弾性係数は、その硬貨の材料に固有のものである。したがって、センサ出力電圧の大きさのみに着目した検出の場合には、偽貨の材料に正貨と異なるものが使用されていると、それらの弾性係数も異なり、衝突センサ１０７のセンサ出力電圧に差１２０が発生するため、この差１２０を検出することにより、真偽貨の判別が可能となっている。
【００１２】
以上は、衝突センサ１０７に衝突するときの硬貨１０３，１０３ａの速度が等しいということを前提としていた。しかし、その衝突時の速度は、硬貨投入口１０４に硬貨１０３，１０３ａを投入する状況や、硬貨投入口１０４から衝突センサ１０７まで硬貨１０３，１０３ａをガイドする硬貨搬送路の形状によっても変化してしまうため、必ずしも同じ衝突速度とはならない。
【００１３】
たとえば、図８に示したように、硬貨１０３の場合、弾性係数が大きくても衝突速度が小さい（運動エネルギが小さい）と、図７と比較して、センサ出力電圧の小さなセンサ出力波形１２１になり、硬貨１０３ａの場合、弾性係数が小さくても衝突速度が大きい（運動エネルギが大きい）と、図７と比較して、センサ出力電圧の大きなセンサ出力波形１２２になっている。つまり、衝突速度に差があると、弾性係数の違いによって発生するセンサ出力電圧の差が一定せず、場合によっては大きさの関係が逆転する場合もある。
【特許文献１】特開２００３−５１０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
このように、従来の硬貨識別装置においては、硬貨が衝突センサに衝突する速度にばらつきがあると、弾性係数の違いに基づいて判定していた衝突センサのセンサ出力に誤差が生じることになり、これによって、真偽貨の識別精度が低下してしまうことがあるという問題点があった。
【００１５】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、衝突センサへの硬貨の衝突速度が変化しても、硬貨の識別精度が低下しないようにした硬貨識別装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明では上記問題を解決するために、硬貨の導電率の変化を利用して硬貨の特徴を検出する電子検銭センサと、硬貨の弾性係数の違いを利用して硬貨の材料を検出する衝突センサとを備えた硬貨識別装置において、硬貨が衝突センサに衝突するときの硬貨衝突速度を検出する硬貨衝突速度検出手段と、衝突センサのセンサ出力を、硬貨衝突速度検出手段によって検出された硬貨衝突速度によって補正する衝突センサ出力補正手段と、を備えていることを特徴とする硬貨識別装置が提供される。
【００１７】
このような硬貨識別装置によれば、衝突センサ出力補正手段によって衝突センサの出力値を硬貨衝突速度検出手段が検出した硬貨衝突速度で補正することができ、これにより、衝突センサに衝突する際の衝突速度にばらつきが生じた場合であっても、硬貨の衝突条件を同じにすることができるので、硬貨の識別精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の硬貨識別装置は、電子検銭センサによって検知されたセンサ出力から衝突センサに衝突する際の硬貨衝突速度を求め、その硬貨衝突速度から衝突センサのセンサ出力を補正するようにしたことにより、衝突センサのセンサ出力精度を確保することができ、より硬貨の識別精度を向上させることが可能となるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を、自動販売機に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
図１は、第１の実施の形態の硬貨識別装置の主要部の概略構成を示す側面図である。
【００２０】
第１の実施の形態による硬貨識別装置１は、その上部に投入された硬貨２を受け入れるように開口された投入口３を有し、この投入口３の下部に連結して硬貨搬送路４，５が設けられている。硬貨搬送路４には、投入口３から硬貨２が自由落下してくる位置に衝突センサ７が配置され、硬貨搬送路５には、その側壁に対向して電子検銭センサ６が配置されている。衝突センサ７は、圧電素子によって構成されている。
【００２１】
電子検銭センサ６の下流側には、この電子検銭センサ６を通過した硬貨２を振り分ける図示しない振り分け機構及び振り分けられた硬貨を収納する硬貨収納部１６が設けられている。振り分け機構は、識別された硬貨２が正貨の場合は、硬貨の種類に応じた振り分けを行うゲートと、偽貨の場合は、所定の返却口へ導くよう振り分けるゲートとを有している。
【００２２】
また、衝突センサ７及び電子検銭センサ６の出力は、識別処理部８に接続されている。この識別処理部８は、電子検銭センサ６の出力を受けるように接続された特徴検知部９及び硬貨速度検出部１０を備えている。硬貨速度検出部１０の出力は、硬貨衝突速度推定部１１を介して衝突センサ出力補正部１２に接続されている。衝突センサ７の出力は、衝突力検知部１３を介して衝突センサ出力補正部１２に接続されている。識別処理部８は、また、基準データ記憶部１４を備え、その出力は、硬貨衝突速度推定部１１、衝突センサ出力補正部１２及び判定部１５に接続されている。判定部１５は、また、特徴検知部９及び衝突センサ出力補正部１２にも接続されている。ここで、硬貨速度検出部１０及び硬貨衝突速度推定部１１は、硬貨衝突速度検出手段を構成し、衝突センサ出力補正部１２は、衝突センサ出力補正手段を構成している。
【００２３】
電子検銭センサ６を硬貨２が通過した時のセンサ出力変化に基づいて、特徴検知部９は、硬貨２の特徴を検知し、硬貨速度検出部１０は、硬貨２の通過速度を検出する。衝突力検知部１３は、衝突センサ７に硬貨２が衝突した際の衝突センサ出力の値を検知する。基準データ記憶部１４は、硬貨の真偽及び種類の判定基準となるデータと衝突速度補正用の関係式とが予め記憶されている。硬貨衝突速度推定部１１は、硬貨速度検出部１０で検出された通過速度及び基準データ記憶部１４に記憶された関係式から衝突センサ７に硬貨２が衝突する際の衝突速度を推定する。衝突センサ出力補正部１２は、硬貨衝突速度推定部１１で推定された衝突速度及び基準データ記憶部１４に記憶された関係式から衝突センサ７の出力値を補正する。判定部１５は、特徴検知部９が検知した硬貨２の特徴を基にして、衝突センサ出力補正部１２で補正された衝突力検知部１３の出力と基準データ記憶部１４に記憶された基準データとを比較し、この比較結果により硬貨２の真偽及び種類を判定する。
【００２４】
このような構成の硬貨識別装置１において、硬貨２が投入口３から投入されると、その硬貨２は、自由落下して衝突センサ７に衝突して衝突力が検知され、その後、電子検銭センサ６を通過して特徴が検知され、衝突センサ７及び電子検銭センサ６のセンサ出力を基に識別処理部８が識別処理する。識別処理部８が正貨と判定すると、投入された硬貨２は、図示しない振り分け機構により硬貨搬送路が切り替えられて、硬貨収納部１６へ収納され、正貨と判定されなかった場合は、返却口に戻される。
【００２５】
次に、衝突センサ７に硬貨２が衝突したときの衝突速度の求め方について説明する。本実施の形態では、硬貨２が衝突センサ７に衝突するときの衝突速度を直接検知しているのではなく、この硬貨識別装置１が既に備えている電子検銭センサ６を利用して衝突速度を間接的に検知するようにしている。具体的には、硬貨２が電子検銭センサ６を通過する速度から衝突速度を推定する手法をとっている。
【００２６】
図２は、電子検銭センサを硬貨が通過したときのセンサ出力を示す図であり、図３は、電子検銭センサにおける硬貨の通過速度と衝突速度との相関関係を示す図であり、図４は、衝突センサ出力と衝突速度との相関関係を示す図である。
【００２７】
まず、投入口３から投入された硬貨２は、衝突センサ７に衝突し、その後、電子検銭センサ６を通過する。電子検銭センサ６は、硬貨２が通過していく方向にある決められた長さ（硬貨２の通過距離）を有しているので、硬貨２を検出している時間が分かれば、硬貨２が電子検銭センサ６を通過する速度を知ることができる。
【００２８】
電子検銭センサ６を硬貨２が通過したときは、図２に示したようなセンサ出力が得られる。ここで、センサ出力が現れている時間１７が硬貨２の通過時間であり、これは硬貨速度検出部１０によって検出され、その通過時間から硬貨通過速度が求められる。その時間１７の間に現れている出力波形１８は、硬貨の特徴を検知している部分であり、特徴検知部９によって検知される。
【００２９】
このようにして硬貨速度検出部１０によって検出された硬貨の通過速度は、硬貨衝突速度推定部１１に入力され、ここで、硬貨衝突速度が推定される。硬貨２が実際に衝突センサ７に衝突するときの衝突速度とその後に電子検銭センサ６を通過したときの通過速度とを実測すると、図３に示したような結果が得られた。この測定結果から、実測したデータ１９は、ばらつきはあるが統計的にみて、通過速度と衝突速度とに比例的な相関関係があることが分かった。その相関関係は、（ｙ＝ａｘ＋ｂ）で表される比例関数２０で近似することができる。したがって、基準データ記憶部１４には、その比例関数２０が記憶されており、硬貨衝突速度推定部１１では、その比例関数２０を参照して、通過速度から硬貨衝突速度を推定するようにしている。
【００３０】
次に、硬貨衝突速度推定部１１が推定した硬貨２の衝突速度と標準的（平均的）な硬貨の衝突速度との誤差を算出し、衝突センサ出力補正部１２によって衝突力検知部１３が検知した衝突センサ７のセンサ出力値を誤差分だけ増減して補正をする。この誤差は、（速度誤差×比例定数ｃ）によって表されるもので、これについても、硬貨２の衝突速度と衝突センサ７のセンサ出力とを事前に測定し、統計的にその関係式を抽出する。その際、図４に示したように、硬貨２の衝突速度と衝突センサ７のセンサ出力とは、ばらついたデータ２１となるが、概ね（ｙ＝ｃｘ＋ｄ）で表される比例関数２２で近似することができる。この比例関数２２についても基準データ記憶部１４に記憶しておき、衝突センサ出力補正部１２がセンサ出力値を補正する際にその関係式２２を参照し、衝突センサ出力補正部１２は、衝突力検知部１３にて得られた衝突センサ７のセンサ出力に対応する標準的な衝突速度と硬貨衝突速度推定部１１によって推定された衝突速度との誤差を算出し、その誤差分だけ衝突センサ７のセンサ出力を補正する。
【００３１】
このように衝突速度によって補正された衝突力は、判定部１５に入力される。判定部１５は、その補正された衝突力と、基準データ記憶部１４に予め記憶された硬貨の真偽及び種類の基準となるデータとを比較し、かつ、導電率を利用した電子検銭センサ６のセンサ出力から特徴検知部９によって得られた硬貨２の特徴と合わせて、硬貨２の真偽及び種類を最終的に判定する。
【００３２】
このように、硬貨識別装置１は、硬貨２が衝突センサ７に衝突するときの衝突速度のばらつきによって生じる衝突センサ７のセンサ出力の誤差を補正することができるため、より識別精度を向上させることができる。その結果、硬貨の弾性係数の差をより感度良く感知できるため、形状や模様がほぼ同一で、かつ、導電率が近い材料の硬貨でも、識別が可能になる。
【００３３】
図５は、第２の実施の形態の硬貨識別装置の主要部の概略構成を示す側面図である。なお、この図５において、図１に示した構成要素と同じ又は同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３４】
この第２の実施の形態の硬貨識別装置１ａは、第１の実施の形態の硬貨識別装置１と比較して、衝突センサ７を電子検銭センサ６の後部に配置した点で異なる。すなわち、衝突センサ７は、電子検銭センサ６の下流側において硬貨２が転動していく方向の延長線上に衝突面を電子検銭センサ６の方向に向けて配置されている。これにより、硬貨２は、電子検銭センサ６を通過した直後に衝突センサ７に衝突するようにしている。
【００３５】
以上の構成において、硬貨識別装置１ａの投入口３に投入された硬貨２は、自重により下方へ自由落下してその途中に設けられた硬貨搬送路４に衝突する。その後、その衝突による飛び跳ねが収まると、硬貨２は、硬貨搬送路５に沿って転動していく。その転動途中に配置された電子検銭センサ６が転動していく硬貨２を検出し、そのセンサ出力から識別処理部８の硬貨速度検出部１０が硬貨２の通過速度を検出する。電子検銭センサ６を通過した硬貨２は、その後、衝突センサ７に衝突する。その際、衝突センサ７は、その硬貨２の弾性係数に応じたセンサ出力を発生し、識別処理部８の衝突力検知部１３にて検知される。
【００３６】
硬貨速度検出部１０で検知された硬貨２の通過速度は、硬貨衝突速度推定部１１に入力されて硬貨２が衝突センサ７に衝突するときの衝突速度が第１の実施の形態の硬貨識別装置１と同様の方法にて推定され、衝突センサ出力補正部１２に入力される。衝突センサ出力補正部１２は、衝突力検知部１３にて検知されたセンサ出力をその推定された衝突速度で補正し、判定部１５に送る。
【００３７】
以上のように、この第２の実施の形態の硬貨識別装置１ａは、硬貨２の通過速度の検出を衝突センサ７に衝突する直前の位置にて行っているため、硬貨衝突速度推定部１１で推定する衝突速度と実際に衝突センサ７に衝突するときの衝突速度との誤差を少なくすることができる。
【００３８】
また、電子検銭センサ６を、衝突センサ７に衝突した後の硬貨２を検出しない程度まで衝突センサ７に近接配置することで、硬貨速度検出部１０で検知した硬貨２の通過速度と実際に衝突センサ７に衝突するときの衝突速度との誤差を実質的に無視することができるまで小さくすることができ、この場合は、硬貨衝突速度推定部１１を識別処理部８から省くことができる。
【００３９】
この第２の実施の形態の硬貨識別装置１ａでは、硬貨２は、硬貨搬送路４，５上を転動していくだけなので、電子検銭センサ６を通過し、衝突センサ７に衝突するまでの挙動が安定しており、したがって、各センサの検出誤差が少なくなって、硬貨２の判定をより高精度に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施の形態の硬貨識別装置の主要部の概略構成を示す側面図である。
【図２】電子検銭センサを硬貨が通過したときのセンサ出力を示す図である。
【図３】電子検銭センサにおける硬貨の通過速度と衝突速度との相関関係を示す図である。
【図４】衝突センサ出力と衝突速度との相関関係を示す図である。
【図５】第２の実施の形態の硬貨識別装置の主要部の概略構成を示す側面図である。
【図６】衝突センサを用いた従来の硬貨識別装置の主要部の概略的な構成例を示す正面図である。
【図７】衝突センサに弾性係数の異なる硬貨が衝突したときのセンサ出力電圧の時間変化を示す図である。
【図８】衝突センサに弾性係数の異なる硬貨が異なる速度で衝突したときのセンサ出力電圧の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１，１ａ 硬貨識別装置
２ 硬貨
３ 投入口
４，５ 硬貨搬送路
６ 電子検銭センサ
７ 衝突センサ
８ 識別処理部
９ 特徴検知部
１０ 硬貨速度検出部
１１ 硬貨衝突速度推定部
１２ 衝突センサ出力補正部
１３ 衝突力検知部
１４ 基準データ記憶部
１５ 判定部
１６ 硬貨収納部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
硬貨の導電率の変化を利用して前記硬貨の特徴を検出する電子検銭センサと、前記硬貨の弾性係数の違いを利用して前記硬貨の材料を検出する衝突センサとを備えた硬貨識別装置において、
前記硬貨が前記衝突センサに衝突するときの硬貨衝突速度を検出する硬貨衝突速度検出手段と、
前記衝突センサのセンサ出力を、前記硬貨衝突速度検出手段によって検出された前記硬貨衝突速度によって補正する衝突センサ出力補正手段と、
を備えていることを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項２】
前記硬貨衝突速度検出手段は、前記電子検銭センサが前記硬貨を検出している時間から硬貨速度を検出する硬貨速度検出部と、前記硬貨速度検出部によって検出した前記硬貨速度から前記硬貨が前記衝突センサに衝突するときの前記硬貨衝突速度を推定する硬貨衝突速度推定部とを有していることを特徴とする請求項１記載の硬貨識別装置。
【請求項３】
前記硬貨衝突速度推定部は、前記硬貨速度と前記硬貨衝突速度との関係を比例関数によって近似し、前記比例関数を用いて前記硬貨速度から前記硬貨衝突速度を推定するようにしたことを特徴とする請求項２記載の硬貨識別装置。
【請求項４】
前記衝突センサ出力補正手段は、前記硬貨衝突速度と前記衝突センサのセンサ出力との関係を比例関数によって近似し、前記比例関数を用いて前記衝突センサのセンサ出力を前記硬貨衝突速度で補正するようにしたことを特徴とする請求項１記載の硬貨識別装置。
【請求項５】
前記硬貨が前記電子検銭センサを通過直後に前記衝突センサに衝突するようなセンサ配置構成を有し、前記硬貨衝突速度検出手段は、前記電子検銭センサが前記硬貨を検出している時間から硬貨速度を検出し、検出した前記硬貨速度を前記硬貨が前記衝突センサに衝突するときの前記硬貨衝突速度としたことを特徴とする請求項１記載の硬貨識別装置。
【請求項１】
硬貨の導電率の変化を利用して前記硬貨の特徴を検出する電子検銭センサと、前記硬貨の弾性係数の違いを利用して前記硬貨の材料を検出する衝突センサとを備えた硬貨識別装置において、
前記硬貨が前記衝突センサに衝突するときの硬貨衝突速度を検出する硬貨衝突速度検出手段と、
前記衝突センサのセンサ出力を、前記硬貨衝突速度検出手段によって検出された前記硬貨衝突速度によって補正する衝突センサ出力補正手段と、
を備えていることを特徴とする硬貨識別装置。
【請求項２】
前記硬貨衝突速度検出手段は、前記電子検銭センサが前記硬貨を検出している時間から硬貨速度を検出する硬貨速度検出部と、前記硬貨速度検出部によって検出した前記硬貨速度から前記硬貨が前記衝突センサに衝突するときの前記硬貨衝突速度を推定する硬貨衝突速度推定部とを有していることを特徴とする請求項１記載の硬貨識別装置。
【請求項３】
前記硬貨衝突速度推定部は、前記硬貨速度と前記硬貨衝突速度との関係を比例関数によって近似し、前記比例関数を用いて前記硬貨速度から前記硬貨衝突速度を推定するようにしたことを特徴とする請求項２記載の硬貨識別装置。
【請求項４】
前記衝突センサ出力補正手段は、前記硬貨衝突速度と前記衝突センサのセンサ出力との関係を比例関数によって近似し、前記比例関数を用いて前記衝突センサのセンサ出力を前記硬貨衝突速度で補正するようにしたことを特徴とする請求項１記載の硬貨識別装置。
【請求項５】
前記硬貨が前記電子検銭センサを通過直後に前記衝突センサに衝突するようなセンサ配置構成を有し、前記硬貨衝突速度検出手段は、前記電子検銭センサが前記硬貨を検出している時間から硬貨速度を検出し、検出した前記硬貨速度を前記硬貨が前記衝突センサに衝突するときの前記硬貨衝突速度としたことを特徴とする請求項１記載の硬貨識別装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−４８１０７（Ｐ２００６−４８１０７Ａ）
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２２３８３０（Ｐ２００４−２２３８３０）
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月１６日（２００６．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月３０日（２００４．７．３０）
【出願人】（０００２３７７１０）富士電機リテイルシステムズ株式会社 (1,851)
【Ｆターム（参考）】
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