金属円板判別装置
【課題】硬貨などの金属円板の表面形状を高感度かつ高精度に検出できるとともに、金属円板のエッジも検出できるようにする。
【解決手段】金属円板3をはさんで対称な位置で対向する磁気センサ10、20を配置して、磁気センサ10、20を金属円板3の両面に沿って相対的に移動させることによって、金属円板3の形状を判別する。磁気センサ10は、2脚コア11と、2脚コア11の脚部12、13に巻き付けられたコイル16、17とを有する。同じ2脚コア11の脚部12、13は互いに異極性であり、金属円板3をはさんで対向する脚部同士は同極性とする。磁気センサ10の二つの脚部12、13が金属円板3に対向する端面14、15の互いに近接する内側部分の曲率半径は金属円板3の半径以下である。
【解決手段】金属円板3をはさんで対称な位置で対向する磁気センサ10、20を配置して、磁気センサ10、20を金属円板3の両面に沿って相対的に移動させることによって、金属円板3の形状を判別する。磁気センサ10は、2脚コア11と、2脚コア11の脚部12、13に巻き付けられたコイル16、17とを有する。同じ2脚コア11の脚部12、13は互いに異極性であり、金属円板3をはさんで対向する脚部同士は同極性とする。磁気センサ10の二つの脚部12、13が金属円板3に対向する端面14、15の互いに近接する内側部分の曲率半径は金属円板3の半径以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、硬貨などの金属円板の真偽および種類などを判別する判別装置に関し、特に、金属円板の表面形状やエッジに対する検出感度および精度を高めた判別装置に関する。
【背景技術】
【0002】
POS(point of sales)レジシステムにおける硬貨釣銭機や自動販売機などには、投入された硬貨の真偽および種類を判別する硬貨判別装置が搭載されている。また、硬貨に限らず、たとえばゲームセンターなどで利用されているメダルなどの金属円板についても硬貨と同様な判別が必要なことがある。
【0003】
硬貨釣銭機や自動販売機などで硬貨を判別するために使用されるセンサとして、コイルとコアを用いた磁気センサを用いることが主流である。磁気センサを複数種類用いて、硬貨の材質や外径や厚さなどを検出し、それらの情報に基づき判別を行なっている。磁気センサでは、コイルを励磁し、磁束を発生させ、硬貨が磁束内を通過する際にセンサ信号に現れる電気的特性の違いを用いて、判別を行なっている。
【0004】
しかしながら、世界中の国々が多種多様な硬貨を発行しており、その中に形状が似ている硬貨が存在している。さらに、諸外国の硬貨を変造し、不正を試みる者もおり、このような背景から、硬貨の特徴をより高感度かつ高精度に検出することが求められている。
【0005】
硬貨の特徴をより正確に把握するには、硬貨表面の模様などの細かい形状を検出する必要がある。これらのことから、特に硬貨の表面形状やエッジをより高感度かつ高精度に検出するセンサが求められている。
【0006】
この要求に対して、例えば特許文献1に開示された装置が知られている。この装置では、2脚型磁気センサを、各脚の端面が硬貨通路の中央面と平行になるように、硬貨通路に沿って配置し、硬貨通路の反対側にも、硬貨通路をはさんで対称となる位置にセンサをもう1つ配置する。2脚型センサの各脚の端面は、長方形状であり、長方形の長辺が硬貨の進行方向と直交し、且つ長辺同士が所定の隙間を置いて平行となるに並ぶとともに、2脚から発生する磁束が異極性となるように、また硬貨通路をはさんで対向する磁極面間では同極性となるようにコイルを励磁する。これにより2脚間を磁束が環流し、長辺間を流れる主磁束の大きさに対して、それ以外から流れ出る漏洩磁束が無視できる大きさとなるように構成した硬貨識別装置である。
【特許文献1】特許第3891101号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上述した従来技術には次のような問題があった。すなわち、2脚のコア端面形状を長方形にすることで、漏れ磁束を少なくするという効果はあるが、長辺の長さ分の磁束が流れるため、硬貨の表面形状を検出しようとした場合、長辺の長さ(幅)から発生する磁束が影響する範囲の表面形状の検出することになり、センサ出力としてはある範囲の形状を平均した出力となり、表面形状を高精度に検出することは難しい。
【0008】
そこで本発明では、硬貨などの金属円板の表面形状を高感度かつ高精度に検出できるとともに、金属円板のエッジも検出できる金属円板判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】
【0009】
上記目的を達成するために、本発明に係る金属円板判別装置は、複数の金属円板の両面を順次1枚ずつはさんで互いに対称な位置で前記金属円板の両面それぞれに対向する二つの磁気センサを配置して、これらの磁気センサを前記金属円板の両面に沿ってその金属円板に対して所定の移動方向に相対的に移動させることによって、前記金属円板の形状を判別する金属円板判別装置において、前記磁気センサそれぞれが、前記金属円板に対向して配置され前記所定の移動方向に沿って所定の間隔をあけて配列された二つの脚部と、前記二つの脚部の前記金属円板から離れた位置でこれら脚部を互いに磁気的に連結する連結部とを有し、前記二つの脚部が互いに異極性を構成する2脚コアと、前記二つの脚部それぞれに巻き付けられた二つのコイルと、を有し、当該金属円板判別装置が、前記各コイルに交流電流を流す発振回路と、前記金属円板の存在によって生じる前記コイルのインピーダンスの変化に基づく信号を所定の基準値と比較して、前記金属円板を判定する信号処理手段と、を有し、前記金属円板をはさんで対向する前記脚部同士が同極性となるとなるように構成され、前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面の互いに近接する内側部分の曲率半径が前記複数の金属円板のうち最小のものの半径以下であること、を特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、硬貨などの金属円板の表面形状を高感度かつ高精度に検出できるとともに、金属円板のエッジも感度良く検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下に本発明に係る金属円板判別装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【0012】
図1は本発明に係る金属円板判別装置の一実施の形態を示す斜視図、図2は図1の金属円板判別装置の平面図、図3は図2のIII−III線矢視縦断面図、図4は図2のIV矢視側面図、図5は図3のV−V線矢視底面図である。
【0013】
本実施の形態に係る金属円板判別装置は、硬貨などの金属円板3を1枚ずつその面方向の進行方向1に直線的に移動させる円板通路2を有し、金属円板3が円板通路2を通過するときにその金属円板3をはさみ込む位置に第1の磁気センサ10と第2の磁気センサ20が配置されている。
【0014】
第1の磁気センサ10は、2脚コア11と、コイル16、17を有する。2脚コア11は、図3に示すように縦断面がコの字形であって、2本の脚部12、13と、これらを連結する連結部18を有する。2本の脚部12、13は金属円板3の進行方向1に並べられ、各脚部12、13の端面14、15が金属円板3の一方の円板面4に対向するように配置されている。連結部18は各脚部12、13の端面14、15から遠い側で脚部12、13同士を連結している。脚部12、13にはそれぞれのコイル16、17が巻き付けられている。各脚部12、13の端面14、15の磁極性は互いに逆になっている。
【0015】
第2の磁気センサ20は第1の磁気センサ10と同様の形状・構成であって、金属円板3が通る面に対して対称に配置されている。すなわち、第2の磁気センサ20は、2脚コア21と、コイル26、27を有する。2脚コア21は、2本の脚部22、23と、これらを連結する連結部28を有する。2本の脚部22、23は金属円板3の進行方向1に並べられ、各脚部22、23の端面24、25が金属円板3の円板面4の反対側の円板面4aに対向するように配置されている。連結部28は各脚部22、23の端面24、25から遠い側で脚部22、23同士を連結している。脚部22、23にはそれぞれのコイル26、27が巻き付けられている。各脚部22、23の端面24、25の磁極性は互いに逆になっている。
【0016】
金属円板3をはさんで互いに対向する二つの2脚コア11、21の脚部12と脚部22、脚部13と脚部23は互いに同極性となっている。
【0017】
図5に示すように、第1の磁気センサ10の脚部12、16の端面14、15は互いに同じ直径の円形である。第2の磁気センサ20の脚部22、26の端面24、25も同様である(図示せず)。
【0018】
図6は、本発明に係る金属円板判別装置の一実施の形態を示す回路図である。第1の磁気センサ10および第2の磁気センサ20のコイル17、16、26、27は、この順番で電気的に互いに直列に接続され、発振回路200によって、所定の周波数で励磁駆動される。この金属円板判別装置では、金属円板3の表面形状を高精度に検出することを目的としているので、その発振周波数は、電磁界が金属円板3に浸透しない程度の周波数が望ましく、100kHz以上の周波数が望ましい。
【0019】
円板通路2内の金属円板3が励磁されたコイル16、17、26、27に近づくと、金属円板3の内部に渦電流が発生する。その結果、金属円板3から各コイルに向かって反磁界が発生することでコイルから発生する磁界が妨げられ、コイルのインピーダンスが変化し、出力電圧の振幅や周波数などの電気的特性が変化する。この変化を検出するために、コイルの出力波形を検出回路201によって検出し、検出回路201の出力に対して整流・増幅・フィルタリング回路202によって整流・増幅・フィルタリングを行なう。整流・増幅・フィルタリング回路202の出力をAD変換手段203によってディジタル信号とする。このディジタル信号に基づいて、比較判定手段204と設定された基準値により、金属円板の真偽および種類を判別するための情報が出力される。
【0020】
この実施の形態では、図5に示すように、磁気センサ10の脚部12、13の端面14、15は円形であって、それらの直径は、判別対象金属円板3のうち最小のものの直径以下である。このような構成とすることにより、二つの脚部12、13の間を流れる磁束42が、図7に示すように、狭い範囲に集中し磁束密度を高めることになり、磁束42の金属円板3への影響範囲も絞られる。その結果、金属円板3の表面形状を狭い範囲で感度良く検出できることになる。
【0021】
特許文献1に開示された効果判別装置では、磁気センサの各脚部の端面形状を長方形にすることで、漏れ磁束が主磁束に対して無視できる大きさになるようにしており、これにより金属円板のエッジ形状を検出する感度を向上させることを目的としている。その方法によれば、エッジ形状の検出感度を高める効果を得る可能性はあるが、長方形状にすることで磁束が流れる幅を広くしている。磁気センサは、磁束が及ぼす範囲の平均値を出力として得るので、特許文献1のように磁束の幅を広げることは、表面形状のある広い範囲を平均化した出力しか得られないことを意味しており、表面形状の検出感度を低下させることになる。金属円板を判別するためには、金属円板の表面形状も感度良く検出することが望まれており、特許文献1に開示された技術ではこの課題を解決することは難しい。
【0022】
ここで、磁気センサの脚形状を正方形、長方形、円形にした場合のセンサ出力の違いを表わす実験結果について説明する。
【0023】
磁気センサの各脚部の端面14、15の形状を、長方形、正方形、円形にした場合の形状をそれぞれ、図8(a)、(b)、(c)に示す。ただし、対になる二つの脚部の幅dは共通とする。
【0024】
このときに、2種類の金属円板(硬貨)3を判別する実験を行なった。2種類の金属円板3は、材質と外形とエッジ厚さは互いに等しいものとし、表面の模様が異なるものとする。そして、上述の金属円板判定装置の円板通路2に上記2種類の金属円板3を通過させる。このときのセンサ出力の波形は、たとえば図9に示すように、金属円板3の表面の模様の相違に応じて、実線301と破線302のように異なった線として表わされる。センサ出力の差が大きいほど、金属円板の表面形状を感度良く検出できていることを示している。このとき、金属円板3の中心が磁気センサの中心を通過するときのセンサ出力(電圧)の差が最も大きくなる。
【0025】
このセンサ出力の差が、図8(a)、(b)、(c)に示すセンサ形状の違いによって受ける影響を示すと図10のようになる。図10に示すように、磁気センサの脚部の形状により、円形>正方形>長方形の順で検出感度が高いことがわかる。これは、磁束密度を高めた円形状の方が、磁束幅が広い正方形や長方形に比べて、検出感度を高くすることができることを示す一例である。
【0026】
図7からわかるように、本発明の実施の形態に係る金属円板判別装置に使用される磁気センサの脚部の端面形状としては、同じ磁気センサの二つの脚部の互いに近接する内側の端面の曲率半径が小さいものが好ましい。具体的には、同じ磁気センサの二つの脚部の互いに近接する内側の端面の曲率半径が、複数の金属円板3のうち最小のものの半径以下であることが好ましい。
【0027】
そのような観点から、磁気センサの脚部の端面14、15の形状としては、円形のほかに、図11に示すように互いに近接する内側に向かってとがった卵形、図12に示すように互いに近接する内側に向かってとがった扇形、図13に示すように互いに近接する内側に向かって細くなるテーパ形状などでもよい。
【0028】
つぎに、磁気センサの脚部の二つの脚部12、13の端面14、15の互いに近接しない外側の形状に着目する。
【0029】
端面14、15が、図5に示すように円形であってそれらの直径が判別対象金属円板3のうち最小径の金属円板3の直径以下であれば、各脚の端面14、15から流れる磁束がほとんど金属円板3に影響を与えることになり、漏れ磁束を減らすことができるので、磁気センサの検出感度を高めることができる。すなわち、たとえば端面14、15が長方形である場合、図14に示すように、金属円板3の外縁と脚部の端面14の外縁とがちょうど重なっているとき脚部の端面14の角部が金属円板3の外側にはみ出すことから、金属円板3へ影響を及ぼさない漏れ磁束81が発生する。
【0030】
一方、脚部の端面14が図5に示すような円形の場合、金属円板3の外縁と脚部の端面14の外縁とがちょうど重なっているとき脚部の端面14が金属円板3の外側にはみ出ない。そのため、金属円板3へ影響を及ぼす主磁束に対して、漏れ磁束は非常に小さくなり、検出感度が向上する。この状態が起こる位置関係から、特に、金属円板3のエッジを検出する際に検出感度が向上する効果があり、表面形状の検出感度向上と合わせて、大きな効果を得ることができる。
【0031】
上記の実施の形態では、2脚コア11の形状として、図3に示すコの字形としたが、2脚コア11の形状としては、図15に示すように、脚部12、13と連結部18とが曲面で滑らかに連結されたU字形でもよい。また、図16に示すように、連結部18が脚部12、13の外側にはみ出した下駄のような形状でもよい。
【0032】
なお、上記の実施形態では、磁気センサ10、20を固定して、その間に金属円板3を移動させることとしたが、金属円板3と磁気センサ10、20が互いに相対的に動けばよく、たとえば、金属円板3を静止させて磁気センサ10、20を移動させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明に係る金属円板判別装置の一実施の形態を示す斜視図。
【図2】図1の金属円板判別装置の平面図。
【図3】図2のIII−III線矢視縦断面図。
【図4】図2のIV矢視側面図。
【図5】図3のV−V線矢視底面図。
【図6】本発明に係る金属円板判別装置の一実施の形態を示す回路図。
【図7】図5の底面図に磁力線を表示する底面図。
【図8】種々の磁気センサの脚部端部形状を示す底面図。
【図9】図10のグラフを得るための具体的実験データの一例を示すグラフ。
【図10】種々の磁気センサの脚部端部形状によるセンサ出力の差を示すグラフ。
【図11】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの脚部の形状の一変形例を示す図であって、図5に相当する底面図。
【図12】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの脚部の形状の他の変形例を示す図であって、図5に相当する底面図。
【図13】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの脚部の形状のさらに他の変形例を示す図であって、図5に相当する底面図。
【図14】金属円板判別装置の磁気センサの脚部端部が長方形の場合の金属円板の縁との関係を示す底面図。
【図15】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの形状の一変形例を示す図であって、図3と同じ方向から見た縦断面図。
【図16】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの形状の他の変形例を示す図であって、図3と同じ方向から見た縦断面図。
【符号の説明】
【0034】
1 : 進行方向
2 : 円板通路
3 : 金属円板
4、4a : 円板面
10 : 第1の磁気センサ
11 : 2脚コア
12、13 : 脚部
14、15 : 端面
16、17 : コイル
18 : 連結部
20 : 第2の磁気センサ
21 : 2脚コア
22、23 : 脚部
24、25 : 端面
26、27 : コイル
28 : 連結部
42 : 磁束
81 : 漏れ磁束
200 : 発振回路
201 : 検出回路
202 : 整流・増幅・フィルタリング回路
203 : AD変換手段
204 : 比較判定手段
301、302 : センサ出力
【技術分野】
【0001】
本発明は、硬貨などの金属円板の真偽および種類などを判別する判別装置に関し、特に、金属円板の表面形状やエッジに対する検出感度および精度を高めた判別装置に関する。
【背景技術】
【0002】
POS(point of sales)レジシステムにおける硬貨釣銭機や自動販売機などには、投入された硬貨の真偽および種類を判別する硬貨判別装置が搭載されている。また、硬貨に限らず、たとえばゲームセンターなどで利用されているメダルなどの金属円板についても硬貨と同様な判別が必要なことがある。
【0003】
硬貨釣銭機や自動販売機などで硬貨を判別するために使用されるセンサとして、コイルとコアを用いた磁気センサを用いることが主流である。磁気センサを複数種類用いて、硬貨の材質や外径や厚さなどを検出し、それらの情報に基づき判別を行なっている。磁気センサでは、コイルを励磁し、磁束を発生させ、硬貨が磁束内を通過する際にセンサ信号に現れる電気的特性の違いを用いて、判別を行なっている。
【0004】
しかしながら、世界中の国々が多種多様な硬貨を発行しており、その中に形状が似ている硬貨が存在している。さらに、諸外国の硬貨を変造し、不正を試みる者もおり、このような背景から、硬貨の特徴をより高感度かつ高精度に検出することが求められている。
【0005】
硬貨の特徴をより正確に把握するには、硬貨表面の模様などの細かい形状を検出する必要がある。これらのことから、特に硬貨の表面形状やエッジをより高感度かつ高精度に検出するセンサが求められている。
【0006】
この要求に対して、例えば特許文献1に開示された装置が知られている。この装置では、2脚型磁気センサを、各脚の端面が硬貨通路の中央面と平行になるように、硬貨通路に沿って配置し、硬貨通路の反対側にも、硬貨通路をはさんで対称となる位置にセンサをもう1つ配置する。2脚型センサの各脚の端面は、長方形状であり、長方形の長辺が硬貨の進行方向と直交し、且つ長辺同士が所定の隙間を置いて平行となるに並ぶとともに、2脚から発生する磁束が異極性となるように、また硬貨通路をはさんで対向する磁極面間では同極性となるようにコイルを励磁する。これにより2脚間を磁束が環流し、長辺間を流れる主磁束の大きさに対して、それ以外から流れ出る漏洩磁束が無視できる大きさとなるように構成した硬貨識別装置である。
【特許文献1】特許第3891101号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかしながら、上述した従来技術には次のような問題があった。すなわち、2脚のコア端面形状を長方形にすることで、漏れ磁束を少なくするという効果はあるが、長辺の長さ分の磁束が流れるため、硬貨の表面形状を検出しようとした場合、長辺の長さ(幅)から発生する磁束が影響する範囲の表面形状の検出することになり、センサ出力としてはある範囲の形状を平均した出力となり、表面形状を高精度に検出することは難しい。
【0008】
そこで本発明では、硬貨などの金属円板の表面形状を高感度かつ高精度に検出できるとともに、金属円板のエッジも検出できる金属円板判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】
【0009】
上記目的を達成するために、本発明に係る金属円板判別装置は、複数の金属円板の両面を順次1枚ずつはさんで互いに対称な位置で前記金属円板の両面それぞれに対向する二つの磁気センサを配置して、これらの磁気センサを前記金属円板の両面に沿ってその金属円板に対して所定の移動方向に相対的に移動させることによって、前記金属円板の形状を判別する金属円板判別装置において、前記磁気センサそれぞれが、前記金属円板に対向して配置され前記所定の移動方向に沿って所定の間隔をあけて配列された二つの脚部と、前記二つの脚部の前記金属円板から離れた位置でこれら脚部を互いに磁気的に連結する連結部とを有し、前記二つの脚部が互いに異極性を構成する2脚コアと、前記二つの脚部それぞれに巻き付けられた二つのコイルと、を有し、当該金属円板判別装置が、前記各コイルに交流電流を流す発振回路と、前記金属円板の存在によって生じる前記コイルのインピーダンスの変化に基づく信号を所定の基準値と比較して、前記金属円板を判定する信号処理手段と、を有し、前記金属円板をはさんで対向する前記脚部同士が同極性となるとなるように構成され、前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面の互いに近接する内側部分の曲率半径が前記複数の金属円板のうち最小のものの半径以下であること、を特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、硬貨などの金属円板の表面形状を高感度かつ高精度に検出できるとともに、金属円板のエッジも感度良く検出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
以下に本発明に係る金属円板判別装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【0012】
図1は本発明に係る金属円板判別装置の一実施の形態を示す斜視図、図2は図1の金属円板判別装置の平面図、図3は図2のIII−III線矢視縦断面図、図4は図2のIV矢視側面図、図5は図3のV−V線矢視底面図である。
【0013】
本実施の形態に係る金属円板判別装置は、硬貨などの金属円板3を1枚ずつその面方向の進行方向1に直線的に移動させる円板通路2を有し、金属円板3が円板通路2を通過するときにその金属円板3をはさみ込む位置に第1の磁気センサ10と第2の磁気センサ20が配置されている。
【0014】
第1の磁気センサ10は、2脚コア11と、コイル16、17を有する。2脚コア11は、図3に示すように縦断面がコの字形であって、2本の脚部12、13と、これらを連結する連結部18を有する。2本の脚部12、13は金属円板3の進行方向1に並べられ、各脚部12、13の端面14、15が金属円板3の一方の円板面4に対向するように配置されている。連結部18は各脚部12、13の端面14、15から遠い側で脚部12、13同士を連結している。脚部12、13にはそれぞれのコイル16、17が巻き付けられている。各脚部12、13の端面14、15の磁極性は互いに逆になっている。
【0015】
第2の磁気センサ20は第1の磁気センサ10と同様の形状・構成であって、金属円板3が通る面に対して対称に配置されている。すなわち、第2の磁気センサ20は、2脚コア21と、コイル26、27を有する。2脚コア21は、2本の脚部22、23と、これらを連結する連結部28を有する。2本の脚部22、23は金属円板3の進行方向1に並べられ、各脚部22、23の端面24、25が金属円板3の円板面4の反対側の円板面4aに対向するように配置されている。連結部28は各脚部22、23の端面24、25から遠い側で脚部22、23同士を連結している。脚部22、23にはそれぞれのコイル26、27が巻き付けられている。各脚部22、23の端面24、25の磁極性は互いに逆になっている。
【0016】
金属円板3をはさんで互いに対向する二つの2脚コア11、21の脚部12と脚部22、脚部13と脚部23は互いに同極性となっている。
【0017】
図5に示すように、第1の磁気センサ10の脚部12、16の端面14、15は互いに同じ直径の円形である。第2の磁気センサ20の脚部22、26の端面24、25も同様である(図示せず)。
【0018】
図6は、本発明に係る金属円板判別装置の一実施の形態を示す回路図である。第1の磁気センサ10および第2の磁気センサ20のコイル17、16、26、27は、この順番で電気的に互いに直列に接続され、発振回路200によって、所定の周波数で励磁駆動される。この金属円板判別装置では、金属円板3の表面形状を高精度に検出することを目的としているので、その発振周波数は、電磁界が金属円板3に浸透しない程度の周波数が望ましく、100kHz以上の周波数が望ましい。
【0019】
円板通路2内の金属円板3が励磁されたコイル16、17、26、27に近づくと、金属円板3の内部に渦電流が発生する。その結果、金属円板3から各コイルに向かって反磁界が発生することでコイルから発生する磁界が妨げられ、コイルのインピーダンスが変化し、出力電圧の振幅や周波数などの電気的特性が変化する。この変化を検出するために、コイルの出力波形を検出回路201によって検出し、検出回路201の出力に対して整流・増幅・フィルタリング回路202によって整流・増幅・フィルタリングを行なう。整流・増幅・フィルタリング回路202の出力をAD変換手段203によってディジタル信号とする。このディジタル信号に基づいて、比較判定手段204と設定された基準値により、金属円板の真偽および種類を判別するための情報が出力される。
【0020】
この実施の形態では、図5に示すように、磁気センサ10の脚部12、13の端面14、15は円形であって、それらの直径は、判別対象金属円板3のうち最小のものの直径以下である。このような構成とすることにより、二つの脚部12、13の間を流れる磁束42が、図7に示すように、狭い範囲に集中し磁束密度を高めることになり、磁束42の金属円板3への影響範囲も絞られる。その結果、金属円板3の表面形状を狭い範囲で感度良く検出できることになる。
【0021】
特許文献1に開示された効果判別装置では、磁気センサの各脚部の端面形状を長方形にすることで、漏れ磁束が主磁束に対して無視できる大きさになるようにしており、これにより金属円板のエッジ形状を検出する感度を向上させることを目的としている。その方法によれば、エッジ形状の検出感度を高める効果を得る可能性はあるが、長方形状にすることで磁束が流れる幅を広くしている。磁気センサは、磁束が及ぼす範囲の平均値を出力として得るので、特許文献1のように磁束の幅を広げることは、表面形状のある広い範囲を平均化した出力しか得られないことを意味しており、表面形状の検出感度を低下させることになる。金属円板を判別するためには、金属円板の表面形状も感度良く検出することが望まれており、特許文献1に開示された技術ではこの課題を解決することは難しい。
【0022】
ここで、磁気センサの脚形状を正方形、長方形、円形にした場合のセンサ出力の違いを表わす実験結果について説明する。
【0023】
磁気センサの各脚部の端面14、15の形状を、長方形、正方形、円形にした場合の形状をそれぞれ、図8(a)、(b)、(c)に示す。ただし、対になる二つの脚部の幅dは共通とする。
【0024】
このときに、2種類の金属円板(硬貨)3を判別する実験を行なった。2種類の金属円板3は、材質と外形とエッジ厚さは互いに等しいものとし、表面の模様が異なるものとする。そして、上述の金属円板判定装置の円板通路2に上記2種類の金属円板3を通過させる。このときのセンサ出力の波形は、たとえば図9に示すように、金属円板3の表面の模様の相違に応じて、実線301と破線302のように異なった線として表わされる。センサ出力の差が大きいほど、金属円板の表面形状を感度良く検出できていることを示している。このとき、金属円板3の中心が磁気センサの中心を通過するときのセンサ出力(電圧)の差が最も大きくなる。
【0025】
このセンサ出力の差が、図8(a)、(b)、(c)に示すセンサ形状の違いによって受ける影響を示すと図10のようになる。図10に示すように、磁気センサの脚部の形状により、円形>正方形>長方形の順で検出感度が高いことがわかる。これは、磁束密度を高めた円形状の方が、磁束幅が広い正方形や長方形に比べて、検出感度を高くすることができることを示す一例である。
【0026】
図7からわかるように、本発明の実施の形態に係る金属円板判別装置に使用される磁気センサの脚部の端面形状としては、同じ磁気センサの二つの脚部の互いに近接する内側の端面の曲率半径が小さいものが好ましい。具体的には、同じ磁気センサの二つの脚部の互いに近接する内側の端面の曲率半径が、複数の金属円板3のうち最小のものの半径以下であることが好ましい。
【0027】
そのような観点から、磁気センサの脚部の端面14、15の形状としては、円形のほかに、図11に示すように互いに近接する内側に向かってとがった卵形、図12に示すように互いに近接する内側に向かってとがった扇形、図13に示すように互いに近接する内側に向かって細くなるテーパ形状などでもよい。
【0028】
つぎに、磁気センサの脚部の二つの脚部12、13の端面14、15の互いに近接しない外側の形状に着目する。
【0029】
端面14、15が、図5に示すように円形であってそれらの直径が判別対象金属円板3のうち最小径の金属円板3の直径以下であれば、各脚の端面14、15から流れる磁束がほとんど金属円板3に影響を与えることになり、漏れ磁束を減らすことができるので、磁気センサの検出感度を高めることができる。すなわち、たとえば端面14、15が長方形である場合、図14に示すように、金属円板3の外縁と脚部の端面14の外縁とがちょうど重なっているとき脚部の端面14の角部が金属円板3の外側にはみ出すことから、金属円板3へ影響を及ぼさない漏れ磁束81が発生する。
【0030】
一方、脚部の端面14が図5に示すような円形の場合、金属円板3の外縁と脚部の端面14の外縁とがちょうど重なっているとき脚部の端面14が金属円板3の外側にはみ出ない。そのため、金属円板3へ影響を及ぼす主磁束に対して、漏れ磁束は非常に小さくなり、検出感度が向上する。この状態が起こる位置関係から、特に、金属円板3のエッジを検出する際に検出感度が向上する効果があり、表面形状の検出感度向上と合わせて、大きな効果を得ることができる。
【0031】
上記の実施の形態では、2脚コア11の形状として、図3に示すコの字形としたが、2脚コア11の形状としては、図15に示すように、脚部12、13と連結部18とが曲面で滑らかに連結されたU字形でもよい。また、図16に示すように、連結部18が脚部12、13の外側にはみ出した下駄のような形状でもよい。
【0032】
なお、上記の実施形態では、磁気センサ10、20を固定して、その間に金属円板3を移動させることとしたが、金属円板3と磁気センサ10、20が互いに相対的に動けばよく、たとえば、金属円板3を静止させて磁気センサ10、20を移動させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明に係る金属円板判別装置の一実施の形態を示す斜視図。
【図2】図1の金属円板判別装置の平面図。
【図3】図2のIII−III線矢視縦断面図。
【図4】図2のIV矢視側面図。
【図5】図3のV−V線矢視底面図。
【図6】本発明に係る金属円板判別装置の一実施の形態を示す回路図。
【図7】図5の底面図に磁力線を表示する底面図。
【図8】種々の磁気センサの脚部端部形状を示す底面図。
【図9】図10のグラフを得るための具体的実験データの一例を示すグラフ。
【図10】種々の磁気センサの脚部端部形状によるセンサ出力の差を示すグラフ。
【図11】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの脚部の形状の一変形例を示す図であって、図5に相当する底面図。
【図12】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの脚部の形状の他の変形例を示す図であって、図5に相当する底面図。
【図13】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの脚部の形状のさらに他の変形例を示す図であって、図5に相当する底面図。
【図14】金属円板判別装置の磁気センサの脚部端部が長方形の場合の金属円板の縁との関係を示す底面図。
【図15】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの形状の一変形例を示す図であって、図3と同じ方向から見た縦断面図。
【図16】本発明に係る金属円板判別装置の磁気センサの形状の他の変形例を示す図であって、図3と同じ方向から見た縦断面図。
【符号の説明】
【0034】
1 : 進行方向
2 : 円板通路
3 : 金属円板
4、4a : 円板面
10 : 第1の磁気センサ
11 : 2脚コア
12、13 : 脚部
14、15 : 端面
16、17 : コイル
18 : 連結部
20 : 第2の磁気センサ
21 : 2脚コア
22、23 : 脚部
24、25 : 端面
26、27 : コイル
28 : 連結部
42 : 磁束
81 : 漏れ磁束
200 : 発振回路
201 : 検出回路
202 : 整流・増幅・フィルタリング回路
203 : AD変換手段
204 : 比較判定手段
301、302 : センサ出力
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の金属円板の両面を順次1枚ずつはさんで互いに対称な位置で前記金属円板の両面それぞれに対向する二つの磁気センサを配置して、これらの磁気センサを前記金属円板の両面に沿ってその金属円板に対して所定の移動方向に相対的に移動させることによって、前記金属円板の形状を判別する金属円板判別装置において、
前記磁気センサそれぞれが、
前記金属円板に対向して配置され前記所定の移動方向に沿って所定の間隔をあけて配列された二つの脚部と、前記二つの脚部の前記金属円板から離れた位置でこれら脚部を互いに磁気的に連結する連結部とを有し、前記二つの脚部が互いに異極性を構成する2脚コアと、
前記二つの脚部それぞれに巻き付けられた二つのコイルと、を有し、
当該金属円板判別装置が、
前記各コイルに交流電流を流す発振回路と、
前記金属円板の存在によって生じる前記コイルのインピーダンスの変化に基づく信号を所定の基準値と比較して、前記金属円板を判定する信号処理手段と、を有し、
前記金属円板をはさんで対向する前記脚部同士が同極性となるように構成され、
前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面の互いに近接する内側部分の曲率半径が前記複数の金属円板のうち最小のものの半径以下であること、
を特徴とする金属円板判別装置。
【請求項2】
前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面の互いに近接しない外側部分の曲率半径が、前記複数の金属円板のうち最小のものの半径以下であること、を特徴とする請求項1に記載の金属円板判別装置。
【請求項3】
前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面が、円形であること、を特徴とする請求項1または請求項2に記載の金属円板判別装置。
【請求項4】
前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面が互いに近接する内側部分の曲率半径が、互いに近接しない外側部分の曲率半径よりも小さいこと、を特徴とする請求項1または請求項2に記載の金属円板判別装置。
【請求項5】
前記二つの磁気センサの前記各コイルは全体が電気的に直列に接続され、
前記信号処理手段は、
前記コイルのインピーダンスの変化に基づく信号を検出する検出回路と、
前記検出回路の出力を整流し、増幅し、フィルタリングする整流・増幅・フィルタリング回路と、
前記整流・増幅・フィルタリング回路の出力をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換回路と、
前記アナログ・ディジタル変換回路の出力を前記所定の基準値と比較して前記金属円板を判定する比較判定手段と、
を有すること、を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の金属円板判別装置。
【請求項1】
複数の金属円板の両面を順次1枚ずつはさんで互いに対称な位置で前記金属円板の両面それぞれに対向する二つの磁気センサを配置して、これらの磁気センサを前記金属円板の両面に沿ってその金属円板に対して所定の移動方向に相対的に移動させることによって、前記金属円板の形状を判別する金属円板判別装置において、
前記磁気センサそれぞれが、
前記金属円板に対向して配置され前記所定の移動方向に沿って所定の間隔をあけて配列された二つの脚部と、前記二つの脚部の前記金属円板から離れた位置でこれら脚部を互いに磁気的に連結する連結部とを有し、前記二つの脚部が互いに異極性を構成する2脚コアと、
前記二つの脚部それぞれに巻き付けられた二つのコイルと、を有し、
当該金属円板判別装置が、
前記各コイルに交流電流を流す発振回路と、
前記金属円板の存在によって生じる前記コイルのインピーダンスの変化に基づく信号を所定の基準値と比較して、前記金属円板を判定する信号処理手段と、を有し、
前記金属円板をはさんで対向する前記脚部同士が同極性となるように構成され、
前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面の互いに近接する内側部分の曲率半径が前記複数の金属円板のうち最小のものの半径以下であること、
を特徴とする金属円板判別装置。
【請求項2】
前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面の互いに近接しない外側部分の曲率半径が、前記複数の金属円板のうち最小のものの半径以下であること、を特徴とする請求項1に記載の金属円板判別装置。
【請求項3】
前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面が、円形であること、を特徴とする請求項1または請求項2に記載の金属円板判別装置。
【請求項4】
前記磁気センサそれぞれの前記二つの脚部が前記金属円板に対向する端面が互いに近接する内側部分の曲率半径が、互いに近接しない外側部分の曲率半径よりも小さいこと、を特徴とする請求項1または請求項2に記載の金属円板判別装置。
【請求項5】
前記二つの磁気センサの前記各コイルは全体が電気的に直列に接続され、
前記信号処理手段は、
前記コイルのインピーダンスの変化に基づく信号を検出する検出回路と、
前記検出回路の出力を整流し、増幅し、フィルタリングする整流・増幅・フィルタリング回路と、
前記整流・増幅・フィルタリング回路の出力をディジタル信号に変換するアナログ・ディジタル変換回路と、
前記アナログ・ディジタル変換回路の出力を前記所定の基準値と比較して前記金属円板を判定する比較判定手段と、
を有すること、を特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の金属円板判別装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【公開番号】特開2009−223777(P2009−223777A)
【公開日】平成21年10月1日(2009.10.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−69706(P2008−69706)
【出願日】平成20年3月18日(2008.3.18)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【出願人】(000003562)東芝テック株式会社 (5,631)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年10月1日(2009.10.1)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年3月18日(2008.3.18)
【出願人】(000003078)株式会社東芝 (54,554)
【出願人】(000003562)東芝テック株式会社 (5,631)
【Fターム(参考)】
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