JPH06309545A - 硬貨識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁気センサ間のばらつきのない高い識別精度を
有し、安価で簡単な回路構成で実現できる硬貨識別装置
を提供する。 【構成】硬貨Ｃを搬送する搬送路２の下方に設置された
磁気センサ４の２次コイル１３ａ，１３ｂの各出力を、
増幅定数の調整可能な増幅回路２１ａ，２１ｂ、整流回
路２２ａ，２２ｂ、ローパスフィルタ２３ａ，２３ｂに
よって、互いに所定の比率となるようにそれぞれ別々に
増幅、整流、平滑処理し、演算定数の調整可能な演算回
路２４に入力する。演算回路２４は、ローパスフィルタ
２３ａ，２３ｂの各出力を所定の演算定数に基づき演算
し、その演算結果を増幅定数の調整可能な増幅回路２５
を介してＡ／Ｄ変換器２６に送り、ここでデジタル化し
てＣＰＵ２６へ出力する。ＣＰＵ２６は、Ａ／Ｄ変換器
２６の出力に基づき硬貨Ｃの材質および形状などを識別
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば、硬貨を種類
ごとに選別する硬貨処理装置において、硬貨を磁気的に
検出して硬貨の種類を識別する硬貨識別装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、硬貨処理装置においては、硬貨
の金種，真偽などを識別する硬貨識別装置が設けられて
いる。この硬貨識別装置は、搬送される硬貨の磁気量を
磁気センサなどによって検出する方式が一般的によく知
られており、従来から差動トランス形の磁気センサが用
いられている。

【０００３】この差動トランス形の磁気センサは、硬貨
搬送路の下方に対向して配設されていて、ほぼ中央部に
１次コイルを有するとともに、その１次コイルの両側部
にそれぞれ上記１次コイルによって電磁誘導される２次
コイルを有する円柱状の第１のコアと、この第１のコア
の外周部に配設される円筒状の第２のコアとからなり、
上記２個の２次コイルが互いに出力を打ち消して差動出
力を生ずるように逆極性に接続されている。

【０００４】そして、硬貨が接近してくる前は、各２次
コイルに鎖交する磁束量はほぼ等しく、差動出力は小さ
い（以後、これをオフセットと呼称する）。しかし、硬
貨がセンサ検出面上にくると、硬貨搬送路側の２次コイ
ルに鎖交する磁束量が硬貨の表面に生じる渦電流により
低下する。この結果、各２次コイルの出力に差が生じ、
差動出力が得られるようになっている。

【０００５】このような差動トランス形の磁気センサ
は、硬貨の表面とセンサ検出面とのギャップ、および、
硬貨の材質を検出できる。しかし、通常、材質の検出能
力は乏しく、主に硬貨の形状、すなわち、硬貨の穴の検
出に用いられていた。

【０００６】また、回路処理的には、上記差動出力は、
外部回路によって増幅、整流されてＡ／Ｄ変換器に入力
され、デジタル量に変換されていた。また、このような
磁気センサは、硬貨の穴の検出の関係上、第１のコアと
第２のコアとのギャップ部を硬貨の穴径と同じとするた
め、第１のコアの外径は４〜５［ｍｍ］、第２のコアの
外径は５〜６［ｍｍ］にそれぞれ設定され、非常に小さ
いものである。

【０００７】したがって、コイル巻線および組立ては難
易度が高く、熟練度を要し、それがコスト高を招くとい
う問題があった。しかしながら、前記オフセットは、２
次コイルに鎖交する磁束量、すなわち、物理的な磁路構
成で決定されるところが大きいため、部品精度および組
立精度を低下させることはできないという状態であっ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような磁気センサ
では、各２次コイルに鎖交する磁束量によってその性能
が決定されるため、重要な磁路を構成する第１のコアと
第２のコアの寸法精度、その位置精度、および、励磁用
の１次コイルと各２次コイルの配置、各コイルの巻き状
態（整列状態、解れ）、コインの引出し方により磁気セ
ンサの出力が変動することとなり、磁気センサの歩留り
をを悪化されていた。

【０００９】従来、これらを改善する対策として （１）各部品の精度の向上 （２）組立精度の向上（組立治具、作業者の熟練度） （３）磁気センサ先端の研磨加工（磁気センサの出力を
見ながらの研磨加加） などが行なわれた。しかし、上記対策を行なった場合、
コスト的に高くなり、大きな問題となっていた。

【００１０】また、各２次コイルがセンサ内部で逆極性
に接続された従来の磁気センサでは、センサ自信の完成
度を上げる以外にセンサ間のばらつきを改善する方法が
なかった。そこで、本発明は、磁気センサ間のばらつき
のない高い識別精度を有し、安価で簡単な回路構成で実
現できる硬貨識別装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の硬貨識別装置
は、硬貨を搬送する搬送路に対向して配設され、ほぼ中
央部に励磁用の１次コイルを有するとともに、その１次
コイルの両側部にそれぞれ前記１次コイルによって電磁
誘導される２次コイルを有する柱状の第１のコアと、こ
の第１のコアの外周部に配設される筒状の第２のコアと
からなる磁気センサと、この磁気センサの前記各２次コ
イルの出力を互いに所定の比率となるようにそれぞれ別
々に処理する信号処理手段と、この信号処理手段の各出
力を所定の演算定数に基づき演算する演算定数の調整可
能な演算手段と、この演算手段の出力に基づき前記硬貨
を識別する識別手段とを具備している。

【００１２】

【作用】本発明によれば、磁気センサ自信のばらつきを
外部回路において確実に吸収し、どの磁気センサにおい
ても同じセンサ出力が得られる。したがって、磁気セン
サ間のばらつきのない高い識別精度を有する硬貨識別装
置が安価で簡単な回路構成で実現でき、従来のように高
いコストを要するセンサ検出面の研磨加工などが不要と
なる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図２は、本実施例に係る磁気センサの配
置列を示すものであり、たとえば、硬貨処理装置の硬貨
識別部に設けられている。すなわち、図示しない硬貨繰
出部から１枚ずつ繰出された硬貨Ｃは、繰出しベルト１
によって硬貨識別部の搬送路２上へ導かれる。搬送路２
上に導かれた硬貨Ｃは、搬送ベルト３によって搬送路２
上に強制的に押付けられて図示矢印方向に搬送され、磁
気センサ４を通過する。磁気センサ４を通過した硬貨Ｃ
は、硬貨選別装置５へ搬送され、ここで硬貨Ｃの識別結
果に基づき種類別に選別されるようになっている。

【００１４】磁気センサ４は、搬送路２の下方に薄いセ
ラミック板（あるいは、ガラス板）６を介して配設され
ていて、このセラミック板６上がセンサ検出面となって
おり、このセンサ検出面上を硬貨Ｃが搬送されるように
なっている。なお、磁気センサ４は、センサ固定ブロッ
ク７に固定されており、このセンサ固定ブロック７は、
ねじ８によって硬貨選別装置５に固定されている。

【００１５】図１は、上記磁気センサ４、および、その
出力信号を処理する処理回路の構成を示すものである。
まず、磁気センサ４の構造について説明すると、フェラ
イトなどの磁性材料で形成された円柱状の内部磁性体
（第１のコア）１１には、その長さ方向に４箇所の鍔状
の突起１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが設けられてい
て、突起１２ａと１２ｂとの間には１次コイル１４によ
って電磁誘導される２次コイル１３ａが、突起１２ｂと
１２ｃとの間には励磁用の１次コイル１４が、突起１２
ｃと１２ｄとの間には１次コイル１４によって電磁誘導
される２次コイル１３ｂが、それぞれ巻装されている。

【００１６】内部磁性体１１は、位置決めリング１５を
介してフェライトなどの磁性材料で形成された円筒状の
外部磁性体（第２のコア）１６内に位置決めされてい
る。外部磁性体１６の外周には、外部磁性体１６を保護
するための黄銅などで形成された筒状ケース１７が設け
られている。

【００１７】なお、１次コイル１４には、発振器１８か
ら所定周波数の正弦波信号（たとえば、周波数が１０Ｋ
Ｈｚで１６ボルトの交流電圧）が印加されている。ここ
で、磁気センサ４の出力発生の原理について説明する。
センサ検出面上に硬貨Ｃが存在しない場合、１次コイル
１４から発生した磁束は、主に内部磁性体１１と外部磁
性体１６とで磁路を形成し、２個の２次コイル１３ａ，
１３ｂにほぼ均等に鎖交する。その結果、各２次コイル
１３ａ，１３ｂには同じレベルの誘導起電力が発生する
ことになる。この起電力は、外部回路によって減算がな
されるため、ほぼ零または小さいオフセット出力を生じ
る。

【００１８】次に、硬貨Ｃがセンサ検出面に接近してく
ると、センサ検出面側の２次コイル１３ａに鎖交してい
た磁束が、硬貨Ｃの表面に生じる渦電流により下方に押
しやられるため、起電力が低下する。その結果、バラン
スが崩れて出力が立ち上がっていく。

【００１９】このように、本磁気センサ４は、上記した
ように硬貨Ｃの表面の渦電流量を検出するため、センサ
検出面から硬貨Ｃの表面までのギャップが出力に大きく
影響することになり、この性質上、材質検出よりも硬貨
Ｃの形状、つまり穴検出の目的で多く使用されている。
ここに、本磁気センサ４による各種硬貨に対する出力信
号波形を図３に示す。

【００２０】次に、磁気センサ４の出力信号を処理する
処理回路の構成について説明する。図１において、２次
コイル１３ａ，１３ｂの各出力は、それぞれ増幅回路
（たとえば、差動増幅器）２１ａ，２１ｂに入力されて
増幅される。増幅回路２１ａ，２１ｂの各増幅率（増幅
定数）は、図示しない可変抵抗器などによってそれぞれ
調整可能となっている。これにより、２次コイル１３
ａ，１３ｂの各出力は、それぞれお互いが所定の比率
（通常は１：１）となるように調整、処理される。

【００２１】増幅回路２１ａ，２１ｂの各出力は、それ
ぞれ整流回路２２ａ，２２ｂによって整流された後、ロ
ーパスフィルタ（ＬＰＦ）２３ａ，２３ｂを通して平滑
され、それぞれ直流信号に変換される。なお、整流回路
２２ａ，２２ｂは、たとえば、全波整流回路と積分回路
とで構成されている。

【００２２】ローパスフィルタ２３ａ，２３ｂの各出力
は、それぞれ演算定数の調整が可能な演算回路２４に入
力される。演算回路２４では、たとえば、 Ｖout ＝ｋanp （ｋ1 ・Ｖ1 −ｋ2 ・Ｖ2 ） なる演算処理を行ない、その演算結果Ｖout を増幅回路
２５を介してＡ／Ｄ変換器２６に入力する。ここに、上
記Ｖ1 はローパスフィルタ２３ａの出力、Ｖ2 はローパ
スフィルタ２３ｂの出力、ｋ1 ，ｋ2 は演算回路２４の
演算定数、ｋanpは増幅回路２５の増幅定数（増幅率）
である。

【００２３】なお、増幅回路２５の増幅率（増幅定数）
は、図示しない可変抵抗器などによって調整可能となっ
ている。Ａ／Ｄ変換器２６には、ローパスフィルタ２３
ａ，２３ｂの各出力も直接入力されている。Ａ／Ｄ変換
器２６は、ＣＰＵ（セントラル・プロセッシング・ユニ
ット）２７による切換制御により、ローパスフィルタ２
３ａ，２３ｂ、および、増幅回路２５の各出力を選択的
にデジタル信号に変換し、ＣＰＵ２７に送るようになっ
ている。

【００２４】ＣＰＵ２７は、Ａ／Ｄ変換器２６の出力を
一定時間間隔でサンプリングし、そのサンプリングデー
タから最大値を検出してＲＡＭ（ランダム・アクセス・
メモリ）２８に記憶する。最大値の検出は、サンプリン
グデータを順次比較することにより、最大値を検出して
ＲＡＭ２８に記憶し、現在の最大値よりも所定幅（量）
下降したときに最大値と判定して終了することにより、
ノイズなどによる誤差を防止することができる。

【００２５】また、ＲＡＭ２８には、硬貨Ｃの種類を識
別するための、あらかじめ定められた硬貨の種類ごとの
最大値の判定基準値がテーブルの形で記憶されており、
Ａ／Ｄ変換器２６の出力の最大値とＲＡＭ２８に記憶さ
れている判定基準値とがＣＰＵ２７によって比較され
て、硬貨Ｃの種類が識別されるようになっている。

【００２６】ＲＯＭ（リード・オンリ・メモリ）２９
は、ＣＰＵ２７を動作させるためのファームウェア（制
御プログラム）などが記憶されており、ＣＰＵ２７によ
って順次読出されて実行されるようになっている。

【００２７】次に、磁気センサ４の出力調整例について
説明する。まず、センサ検出面に硬貨Ｃが存在しない状
態で、増幅回路２１ａ，２１ｂの各増幅定数をそれぞれ
別々に調整することにより、各２次コイル１３ａ，１３
ｂの整流出力とも「３００ｈ」とする。ここに、ｈはヘ
キサで、Ａ／Ｄ変換後の値を示しており、たとえば、
［５ボルト＝１０２４デシマル＝４００ｈ］である。

【００２８】次に、演算回路２４の演算定数を調整する
ことにより、最終増幅出力、つまり演算回路２４の後に
設けられた増幅回路２５の出力を「１ｈ」とする。そし
て、試験片をセンサ検出面上にセットして、最終増幅出
力が「３００ｈ」となるように、増幅回路２５の増幅定
数を調整する。

【００２９】そして、無負荷状態での１ｈの調整（演算
回路２４の調整）、試験片セット状態での３００ｈの調
整（増幅回路２５の調整）を繰り返し行なう。なお、上
記試験片としては、たとえば、黄銅の板を用いればよ
い。

【００３０】次に、本実施例での硬貨Ｃの材質検出およ
び形状検出について説明する。まず、硬貨Ｃの材質検出
は、前述したように磁気センサ４の出力の最大値を検出
し、その最大値をＲＡＭ２８内に設けられた判定基準値
テーブルと比較することにより、材質検出が行なわれ
る。

【００３１】次に、硬貨Ｃの形状検出、特に穴検出は、
まず、前述したように磁気センサ４の出力の最大値を検
出して、その最大値から穴検出レベルおよび検出終了レ
ベルをそれぞれ設定する。たとえば、穴検出レベルは上
記最大値の８０％の値、検出終了レベルは上記最大値の
５０％の値とし、最大値検出後、出力値が穴検出レベル
よりも低下していなければ穴検出を開始する。穴検出時
に検出終了レベルよりも出力値が低下すれば穴検出を終
了とし、穴なしとする。穴検出では、穴部の最小値を検
出しにいき、その検出された穴部の最小値よりも一定レ
ベル上昇したことを確認し、穴が有ったと判定する。

【００３２】次に、本実施例による磁気センサ４の各種
硬貨に対する試験データを図４に示し、従来の磁気セン
サの各種硬貨に対する試験データを図５に示す。図中の
Ｓ１〜Ｓ６はサンプル番号を示す。なお、データは、た
とえば、各硬貨の数字面をセンサ検出面側として、セン
サ検出面の中心部に硬貨を置いたときの出力値である。
この図から明らかなように、本実施例ではどのサンプル
も同じ出力値を示すが、従来のものではばらつきが非常
に大きく問題である。

【００３３】このように、上記実施例によれば、従来の
ようなセンサ検出面の研磨などの手間を無くし、常に検
出精度の安定した硬貨識別装置が比較的安価な構成で得
られることになる。

【００３４】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の硬貨識別装
置によれば、磁気センサ自信のばらつきを外部回路にお
いて確実に吸収し、どの磁気センサにおいても同じセン
サ出力が得られる。したがって、磁気センサ間のばらつ
きのない高い識別精度を有する硬貨識別装置が安価で簡
単な回路構成で実現でき、従来のように高いコストを要
するセンサ検出面の研磨加工などが不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る磁気センサの構成を示
す縦断側面図およびその出力信号を処理する処理回路を
示す構成図。

【図２】硬貨処理装置の硬貨識別部における磁気センサ
の配置を示す図。

【図３】各種硬貨に対する磁気センサの出力信号波形例
を示す図。

【図４】本実施例による磁気センサの各種硬貨に対する
試験データを示す特性図。

【図５】従来の磁気センサの各種硬貨に対する試験デー
タを示す特性図。

【符号の説明】

Ｃ……硬貨 １……繰出しベルト ２……搬送路 ３……搬送ベルト ４……磁気センサ ５……硬貨選別装置 ６……セラミック板 １１……内部磁性体（第１のコア） １３ａ，１３ｂ……２次コイル １４……１次コイル １６……外部磁性体（第２のコア） １７……筒状ケース ２１ａ，２１ｂ……増幅回路 ２２ａ，２２ｂ……整流回路 ２３ａ，２３ｂ……ローパスフィルタ（ＬＰＦ） ２４……演算回路 ２５……増幅回路 ２６……Ａ／Ｄ変換器 ２７……ＣＰＵ ２８……ＲＡＭ ２９……ＲＯＭ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬貨を搬送する搬送路に対向して配設さ
   れ、ほぼ中央部に励磁用の１次コイルを有するととも
   に、その１次コイルの両側部にそれぞれ前記１次コイル
   によって電磁誘導される２次コイルを有する柱状の第１
   のコアと、この第１のコアの外周部に配設される筒状の
   第２のコアとからなる磁気センサと、 この磁気センサの前記各２次コイルの出力を互いに所定
   の比率となるようにそれぞれ別々に処理する信号処理手
   段と、 この信号処理手段の各出力を所定の演算定数に基づき演
   算する演算定数の調整可能な演算手段と、 この演算手段の出力に基づき前記硬貨を識別する識別手
   段とを具備したことを特徴とする硬貨識別装置。