JPH11175793A

JPH11175793A - 表面形状検出用センサ

Info

Publication number: JPH11175793A
Application number: JP34681097A
Authority: JP
Inventors: Eikichi Ariga; 英吉有賀; Mitsuo Yokozawa; 満雄横沢
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 1997-12-16
Filing date: 1997-12-16
Publication date: 1999-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】非接触で被測定物の表面形状を感度良く検出
する。【解決手段】励磁コイル６により発生する磁界中にお
いて棒状コア３の先端を凹凸のある被測定物１０の表面
に相対移動可能に対向させるとともに、棒状コア３に被
測定物１０の凹凸形状に起因して発生する磁束変化を検
出するための検出コイル５を設け、棒状コア３を囲むよ
うに取り付けられる励磁コイル６の取付用支持部である
励磁コイル設置用段部１７と、検出コイル５の取付用支
持部である検出コイル設置用溝１６とを異なる位置に設
けていることで、センサ感度を良好にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面形状検出用セ
ンサに関する。更に詳述すると、本発明は、磁束の変化
に基づいて非接触で被測定物の表面の凹凸形状を検出す
る表面形状検出用センサに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、被測定物の表面の凹凸形状を精密
に測定することができ、しかも簡単な構造且つ安価なも
のとしては、ダイヤルゲージがある。しかしながら、こ
のダイヤルゲージは被測定物を固定し且つ測定子を凹凸
面に接触させて測定を行うものであるため、その測定に
長時間を要してしまう。このため、瞬間的に被測定物の
表面の凹凸形状を検出することは困難であり、移動する
被測定物の表面の凹凸形状を次々に検出する用途には適
用することができなかった。

【０００３】このように、簡単な構造且つ安価なもの
で、次々に被測定物の表面の凹凸形状を非接触で検出し
得る装置類が存在しなかったため、例えば自動販売機に
組み込まれた硬貨識別装置等では、複数のセンサ類を備
えることで投入硬貨に対する様々な種類のデータを収集
して硬貨の種類や真偽についての判別を行っている。こ
こで、硬貨識別装置に設置されるセンサ類の一つとし
て、渦電流型センサがある。この渦電流型センサは硬貨
通路に対向して設置され、硬貨通過時の磁束変化を電気
的に検出するものである。即ち、硬貨の材質や厚さによ
って抵抗率が異なるために、各硬貨毎に渦電流損失が異
なる。かかる渦電流損失による磁束の変化を渦電流型セ
ンサは電気的に検出して出力する。したがって、硬貨判
別装置は、渦電流型センサの検出出力の変化に基づいて
投入された硬貨の材質、厚み、直径等を判断し、さらに
は他のセンサ類の検出出力に基づいたデータをも判断
し、これらの結果を予め記憶しているデータと対比する
ことで投入された硬貨の種類や真偽の判別を行ってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
被測定物の表面の凹凸形状を非接触で検出することがで
き、しかも構造が簡単で安価な表面形状検出装置の開発
が要請されている。例えば、自動販売機等に組み込む硬
貨識別装置等については、硬貨の変造・偽造がより精巧
に成りつつある現状では、硬貨の表面に付されている複
雑で細かい凹凸形状に基づいて硬貨の種類や真偽を判別
したいとの要請がある。

【０００５】ここで、表面の凹凸形状を非接触で検出す
る方法として、ＣＣＤカメラで撮り込んだ画像を処理す
る方法や、半導体レーザを凹凸面に照射してその反射光
をフォトダイオード等で取り込む方法等がある。しかし
ながら、これらの方法では凹凸面の錆や汚れ等が千差万
別であることから識別の障害となり、また、硬貨表面の
凹凸形状を検出するために凹凸形状専用の高価な装置類
を別個に設置することになるので製造コストの増加及び
装置の大型化を招き妥当でない。さらに、ＣＣＤカメラ
で画像を撮り込む方法では、凹凸形状を平面的な画像デ
ータとして処理するので、例えば本物の硬貨の写真が貼
られた偽物硬貨を区別することができない。一方、光学
的に凹凸情報を得易くするために周辺から浅い角度で光
を照射する場合には、中心部が窪んでいると反射光が得
難くて陰になり孔があると誤認する虞がある。したがっ
て、硬貨識別装置等では、従来から備えていた材質等を
検出する既存のセンサを発展させて硬貨表面の凹凸形状
の非接触の検出を可能にし、硬貨の材質等のデータと一
緒に硬貨表面の凹凸形状に関するデータを得ることがで
きれば便宜である。

【０００６】そして、かかる表面形状検出センサの開発
は、硬貨識別の用途に限らず他の用途でも要請されてい
る。

【０００７】本発明は、被測定物の表面の凹凸形状を非
接触で検出することが可能で感度が良く、簡単な構造で
安価に製造可能な表面形状検出用センサを提供すること
を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに請求項１記載の発明は、励磁コイルにより発生する
磁界中において棒状コアの先端を凹凸のある被測定物表
面に相対移動可能に対向させるとともに、棒状コアに被
測定物の凹凸形状に起因して発生する磁束変化を検出す
るための検出コイルを設けてなる表面形状検出用センサ
であって、棒状コアを囲むように取り付けられる励磁コ
イルの取付用支持部と検出コイルの取付用支持部とを異
なる位置に設けてなるものである。

【０００９】検出センサ部の出力は棒状コアの先端が対
向する被測定物の表面の凹凸形状に応じて変化するの
で、棒状コアを被測定物に対して相対的に移動させた場
合の検出センサ部の出力の変化によって被測定物の表面
の凹凸形状を検出することできる。励磁コイルの取付用
支持部と検出コイルの取付用支持部とを異なる位置に設
けてこれらのコイルを別々の位置に配置しているので、
これらのコイルを同じ位置に重ねて配置した場合に比べ
て検出コイルの出力は大きく変化する。即ち、検出コイ
ルの出力の変化率を大きくすることができる。

【００１０】また、請求項２記載の表面形状検出用セン
サでは、各取付用支持部の異なる位置は、棒状コアを中
心とする半径方向であるか、又は棒状コアの長さ方向に
異なる位置である。したがって、検出コイル及び励磁コ
イルを各取付支持部に設置すると、これら検出コイル及
び励磁コイルとが棒状コアを中心とする半径方向又は棒
状コアの長さ方向に離れて配置される。

【００１１】また、請求項３記載の表面形状検出用セン
サは、棒状コアを間に挟んだ両側に磁束通路形成用の補
助コアを配設し、検出コイルを棒状コアに巻回すると共
に補助コアに励磁コイルを巻回したものである。したが
って、検出コイルの設けられている棒状コアとは別に補
助コアが形成されることになり、この補助コアに被測定
物が通過する磁界を発生させる励磁コイルを巻回するこ
とで当該励磁コイルと検出コイルとを離して配置するこ
とができる。

【００１２】また、請求項４記載の表面形状検出用セン
サは、丸棒状を成す棒状コアの周囲に円筒形状を成す磁
束通路形成用の補助コアを配設し、検出コイルを棒状コ
アに巻回すると共に補助コアに励磁コイルを巻回したも
のである。したがって、棒状コア及び補助コアの横断面
の輪郭が円形になり、被測定物と各コアとの相対移動方
向が３６０度いずれの方向であっても同様に被測定物の
表面の凹凸形状を測定することができる。

【００１３】また、請求項５記載の表面形状検出用セン
サは、棒状コアと補助コアとを一体のコア体より構成
し、棒状コアと補助コアとの間に検出コイル設置用溝を
形成する一方補助コアの外側に励磁コイル設置用段部を
形成したものである。したがって、検出コイル設置用溝
が検出コイルの取付用支持部となり、励磁コイル設置用
段部が励磁コイルの取付用支持部となる。即ち、各コイ
ルが補助コアを挟んだ離れた位置に配置される。

【００１４】また、請求項６記載の表面形状検出用セン
サは、励磁コイルには高周波信号が印加されるものであ
る。したがって、被測定物を貫く磁束が高周波信号の周
波数に対応する短時間周期で変化し、細かい凹凸形状の
検出が可能になる。

【００１５】さらに、請求項７記載の表面形状検出用セ
ンサは、被測定物は硬貨であり、棒状コアの先端の相対
移動方向に関する先端の幅は２ｍｍ以下としたものであ
る。検出センサ部は棒状コアの先端に影響する磁束の変
化を検出するので、棒状コアの先端面の大きさによって
センサの分解能が決定される。硬貨の表面には細かい凹
凸形状が形成されているが、棒状コアの先端の相対移動
方向に関する幅を２ｍｍ以下にすることで、硬貨の判別
に要求される分解能で硬貨表面の凹凸形状を検出するこ
とができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
最良の形態に基づいて詳細に説明する。

【００１７】図１に、本発明を適用した表面形状検出用
センサの実施形態の一例を示す。この表面形状検出用セ
ンサ１は、励磁コイル６により発生する磁界中において
棒状コア３の先端を凹凸のある被測定物１０の表面に相
対移動可能に対向させるとともに、棒状コア３に被測定
物１０の凹凸形状に起因して発生する磁束変化を検出す
るための検出コイル５を設け、棒状コア３を囲むように
取り付けられる励磁コイル６の取付用支持部と検出コイ
ル５の取付用支持部とを異なる位置に設けている。

【００１８】棒状コア３を間に挟んだ両側には磁束通路
形成用の補助コア７が配設されており、これら棒状コア
３と２本の補助コア７は一体のコア体２より構成されて
いる。棒状コア３と各補助コア７との間には検出コイル
５の取付用支持部である検出コイル設置用溝１６が形成
される一方、各補助コア７の外側には励磁コイル６の取
付用支持部である励磁コイル設置用段部１７が形成され
ている。即ち、各コイル５，６の取付用支持部は、棒状
コア３を中心とする半径方向に異なった位置に設けられ
ている。

【００１９】検出コイル設置用溝１６の底部１６ａと励
磁コイル設置用段部１７との棒状コア３の先端からの各
間隔Ｌ３，Ｌ４は異なっている。換言すると、検出コイ
ル設置用溝１６の底部１６ａと励磁コイル設置用段部１
７とは、段違いに形成されている。本実施形態では、励
磁コイル設置用段部１７に比べて検出コイル設置用溝１
６の底部１６ａを棒状コア３の先端に近づけて形成して
いる。したがって、検出コイル５を検出コイル設置用溝
１６に設置すると当該コイル５は棒状コア３に巻回され
ることになり、励磁コイル６を励磁コイル設置用段部１
７に設置すると当該コイル６は補助コア７に巻回される
ことになり、幅Ｔの励磁コイル６に対して検出コイル５
は距離ｔだけ棒状コア３の先端側に突出し、棒状コア３
の先端から励磁コイル６までの間隔Ｌ１と棒状コア３の
先端から検出コイル５までの間隔Ｌ２とを異ならす。

【００２０】いま、被測定物１０の相対移動方向が図中
矢印方向であったとすると、棒状コア３の先端面３ａの
当該移動方向に関する幅ｗ、即ち棒状コア３の先端面３
ａの四辺のうち当該相対移動方向に沿う二辺の長さｗ
は、検出しようとする凹凸形状の幅よりも小さく設定さ
れる。例えば被測定物１０が硬貨の場合には、硬貨１０
の表面の凹凸形状の幅よりも小さな値、例えば２ｍｍ以
下の値に設定する。幅ｗが２ｍｍよりも大きくなると、
硬貨１０の表面の凹凸形状に対して検出の分解能が粗く
なって細かい凹凸形状の検出が困難になり、硬貨１０の
真偽等判別に用いるデータとしては分解能に劣るものと
なってしまうからである。ただし、必ずしも幅ｗを２ｍ
ｍ以下にする必要はなく、凹凸形状の幅に応じて幅ｗを
適宜値に設定すれば良い。また、凹凸形状を大まかに検
出すれば良い場合には必ずしも幅ｗを凹凸形状の幅より
も小さくする設定する必要はなく、凹凸形状の幅に近い
寸法であって検出に要求される分解能を考慮した値に幅
ｗを設定すれば良い。

【００２１】即ち、検出しようとする凹凸形状によって
は種々の幅の凹凸が混在している場合があるが、この場
合には凹凸形状の最小の幅を基準にして棒状コア３の幅
ｗを設定する。例えば、図２２（Ａ）に示す１円硬貨の
凹凸形状を検出する場合には、（Ｂ）に示すように最小
の幅は縁の凸部分であるので、この縁の凸部分を基準に
幅ｗを設定する。かかる最小の幅を基準にしてこれより
も小さい値に幅ｗを設定することで、全ての凹凸形状の
検出が可能になる。このようにすることで、棒状コア３
の相対移動軌跡が例えば（Ａ）のＰ線であってもＱ線で
あっても凹凸形状の検出を良好に行うことができる。た
だし、必ずしも縁の凸部分を基準にしてこれよりも小さ
い値に幅ｗを設定する必要はなく、例えば縁の凸部分の
形状検出を行わずに模様部分の凹凸形状の検出を行えば
良い場合には、検出対象である模様部分の凹凸形状の幅
のうち最も小さい幅よりも棒状コア３の幅ｗを小さくす
れば良い。例えば（Ｂ）の場合では、検出しようとする
凹凸形状の幅、例えばＷ１，Ｗ２よりも棒状コア３の幅
ｗを小さな値にすれば良い。即ち、検出したい凹凸形状
のうち、どの大きさの幅まで検出したいかを決め、その
幅よりも小さくなるようにすれば良い。この場合には、
検出したい大きさの幅の凹凸については鮮明に検出する
ことができる一方、検出する必要のない小さな幅の凹凸
についても概略形状の把握は可能になる。

【００２２】この表面形状検出用センサ１には、図２に
示す回路が接続されている。励磁コイル６には例えば高
周波信号１４が印加され、被測定物１０が相対移動する
空間に磁界を発生させる。この磁界中を被測定物１０が
通過すると磁束が変化する。この磁束の変化は棒状コア
３の先端面３ａと被測定物１０との間隔や被測定物１０
の材質によってその変化の度合いが変わるので、被測定
物１０の表面の凹凸形状や材質に応じて検出コイル５の
出力が変化する。検出コイル５の出力はアンプ回路１１
によって増幅された後、検波回路１２及びピークホール
ド回路１３によって半波整流されて包絡線検波され、被
測定物１０の凹凸形状に比例した波形の出力信号とな
る。この場合、増幅と検波の順序は逆でも良い。なお、
被測定物１０が例えば金属等の場合には当該被測定物１
０に発生する渦電流が棒状コア３に影響する磁束を減少
させるので検出コイル５の出力信号が変化することにな
り、また、被測定物１０が例えば磁性体等の場合には当
該被測定物１０からの磁束の漏れが減少するので検出コ
イル５の出力信号が変化することになり、したがって、
本発明の表面形状検出用センサ１では、被測定物１０が
金属等である場合に限らず磁性体等であっても表面の凹
凸形状を検出することができる。

【００２３】この表面形状検出用センサ１では、検出コ
イル５の取付用支持部である検出コイル設置用溝１６と
励磁コイル６の取付用支持部である励磁コイル設置用段
部１７の位置を異ならせているので、検出コイル５と励
磁コイル６とが離れて配置され、検出出力の変化率即ち
センサ感度を向上させることができる。

【００２４】なお、検出コイル５と励磁コイル６を離し
て配置することと同様、棒状コア３の先端から励磁コイ
ル６までの間隔Ｌ１と棒状コア３の先端から検出コイル
５までの間隔Ｌ２を異ならせることで、検出出力の変化
率即ちセンサ感度を向上させることができる。図３に、
間隔Ｌ１と間隔Ｌ２の差がセンサ感度に与える影響を示
す。検出コイル５の励磁コイル６からの突出距離をｔ
（＝Ｌ１−Ｌ２）、励磁コイル６の幅をＴとすると、ｔ
／Ｔの値が０の場合（Ｌ１＝Ｌ２）には、検出出力は最
大値Ａになるもののセンサ感度は最小値Ｂになる。そし
て、ｔ／Ｔの値が増加又は減少するに従って、即ち検出
コイル５を励磁コイル６から大きく突出させる（Ｌ１＞
Ｌ２）か又は検出コイル５を励磁コイル６の内側に大き
く引っ込める（Ｌ１＜Ｌ２）ことに従って、検出出力は
減少する一方センサ感度は増加する。検出出力は図２に
示すアンプ回路１１によって増幅できるので、表面形状
検出用センサ１としては検出信号の大きさを多少犠牲に
してもセンサ感度が良好になるように設定すべきであ
る。ｔ／Ｔの絶対値を、例えば０．１以上に設定するこ
とにより、検出コイル５の出力信号の変化率が大きく被
測定物１０の表面形状を取り込むことが可能なセンサが
得られる。また、検出コイル５を検出コイル設置用溝１
６に設置し、励磁コイル６を励磁コイル設置用段部１７
に設置しているので、各コイル５，６の相対的な位置関
係が正確に規制され、各コイル５，６の設置間距離やｔ
／Ｔの値の変動を防止してセンサ感度を安定させること
ができる。

【００２５】次に、本発明の表面形状検出用センサ１の
製造工程の概略を図４に示す。先ず、（ａ）に示すフェ
ライトブロック１８に溝１８ａと段部１８ｂを機械加工
して（ｂ）に示す状態にした後、かかるフェライトブロ
ック１８を適当な厚さに切断して（ｃ）に示すようにコ
ア体２を製造する。溝１８ａが検出コイル設置用溝１６
に、段部１８ｂが励磁コイル設置用段部１７となる。そ
して、（ｄ）に示すように検出コイル５と励磁コイル６
を設置する。

【００２６】以上のように構成された表面形状検出用セ
ンサ１は、励磁コイル６が発生させる磁界中を被測定物
１０が相対移動するように配置される。例えば自動販売
機の硬貨識別装置等に組み込まれる硬貨識別用のセンサ
として使用する場合には、硬貨通路の近傍に表面形状検
出用センサ１を配置し、励磁コイル６に高周波信号とし
て例えば１ＭＨｚの高周波信号を印可する。そして、被
測定物としての硬貨１０が棒状コア３の先端面３ａに対
向しながら通過すると、例えば図５に示す出力信号が得
られる。この出力信号は硬貨１０の凸部に対応して低く
なり、凹部に対応して高くなる。また、硬貨１０が棒状
コア３に対向するまでは凹部に対応している場合よりも
更に出力は高くなり、硬貨１０の途中に孔が在れば同様
の高い出力が得られる。即ち、この出力信号の波形は硬
貨１０の表面の凹凸形状に対応するものであるが、同時
に、硬貨１０の縁部と中央部の高さの差に関する情報２
１、縁部の幅に関する情報２２、直径に関する情報２
３、材質や厚みに関する情報２４等を得ることができ
る。したがって、硬貨識別用のセンサとして使用した場
合には、表面の凹凸形状についての情報に加えてこれら
の情報２１〜２４を同時に検出することができる。即
ち、被測定物１０の表面の凹凸形状を検出するために、
専用のセンサを別個に設ける必要はなく、低コスト、小
型化が可能になる。ただし、本発明の表面形状検出用セ
ンサ１を硬貨識別用のセンサとして使用することは一例
であって硬貨識別の用途に限るものではないことは勿論
である。

【００２７】なお、図１の表面形状検出用センサ１では
各補助コア７の外側に励磁コイル設置用段部１７を形成
しているが、図６に示すように励磁コイル設置用段部１
７の形成を省略しても良い。この場合には、各補助コア
７の励磁コイル６が固着されている部分７ａが励磁コイ
ル６の取付用支持部となる。また、図１の表面形状検出
用センサ１では励磁コイル設置用段部１７に比べて検出
コイル設置用溝１６の底部１６ａを棒状コア３の先端に
近づけて形成しているが、図７に示すように、検出コイ
ル設置用溝１６の底部１６ａに比べて励磁コイル設置用
段部１７を棒状コア３の先端に近づけて形成しても良
い。即ち、図１の表面形状検出用センサ１では検出コイ
ル５を励磁コイル６よりも突出（Ｌ１＞Ｌ２）させてい
たが、図７の表面形状検出用センサ１のように、励磁コ
イル６を検出コイル５よりも突出（Ｌ１＜Ｌ２）させて
も良い。また、図１の表面形状検出用センサ１では棒状
コア３の両側に補助コア７を形成していたが、図８に示
す表面形状検出用センサ１（図８にはコア体２のみ図
示）のように、棒状コア３の片側にのみ補助コア７を形
成しても良い。さらに、図９に示すコア体２のように、
補助コア７の外側にリターンパス用コア８を形成しても
良い。

【００２８】次に、図１０に基づいて本発明を適用した
表面形状検出用センサ１の第２の実施形態について説明
する。この表面形状検出用センサ１では補助コア７の形
成を省略して棒状コア３のまわりに検出コイル５と励磁
コイル６を設置している。棒状コア３には、検出コイル
５の取付用支持部である検出コイル設置用段部１９と励
磁コイル６の取付用支持部である励磁コイル設置用段部
１７が段違い状に、即ち棒状コア３の長さ方向に異なっ
た位置に形成されている。したがって、検出コイル５と
励磁コイル６を各段部１９，１７に設置すると、これら
検出コイル５と励磁コイル６とは距離ｔ（Ｌ１−Ｌ２）
だけずれて配置される。

【００２９】ただし、必ずしも棒状コア３に検出コイル
設置用段部１９と励磁コイル設置用段部１７の両方を形
成する必要はなく、図１１に示すように励磁コイル設置
用段部１７の形成を省略しても良く、または図１２に示
すように両方の段部１７，１９の形成を省略しても良
い。かかる場合には、棒状コア３の各コイル５，６を固
着させた部分３ｂ，３ｃが検出コイル５の取付用支持部
又は励磁コイル６の取付用支持部となる。さらに、図１
３に示すように、検出コイル５の取付用支持部である検
出コイル設置用溝１６よりも励磁コイル６の取付用支持
部である励磁コイル設置用段部１７を棒状コア３の長さ
方向に異なる位置である先端側に形成し、間隔Ｌ１が間
隔Ｌ２よりも小さくなるようにして検出コイル５と励磁
コイル６とをずらして配置するようにしても良い。

【００３０】次に、図１４に基づいて本発明を適用した
表面形状検出用センサ１の第３の実施形態について説明
する。この表面形状検出用センサ１では、補助コア７が
棒状コア３の周囲を囲む円筒形状を成している。また、
棒状コア３は、幅即ち直径ｗの丸棒形状を成している。
棒状コア３と補助コア７との間には検出コイル５の取付
用支持部である検出コイル設置用溝１６が、補助コア７
の外周には励磁コイル６の取付用支持部である励磁コイ
ル設置用段部１７がそれぞれ形成されている。即ち、検
出コイル設置用溝１６と励磁コイル設置用段部１７は、
棒状コア３を中心とする半径方向に異なった位置に形成
され、各コイル５，６は棒状コア３の半径方向に離れて
配置されている。この表面形状検出用センサ１では、補
助コア７が円筒形状を成し、棒状コア３が丸棒形状を成
しているので、これらのコア３，７の横断面の輪郭を円
形にすることができ、被測定物１０と各コア３，７との
相対移動方向が３６０度いずれの方向であっても同様の
分解能で被測定物１０の表面の凹凸形状を測定すること
ができる。なお、検出コイル設置用溝１６の底部１６ａ
と励磁コイル設置用段部１７は段違い状に形成されてお
り、棒状コア３の先端から励磁コイル６までの間隔Ｌ１
は、棒状コア３の先端から検出コイル５までの間隔Ｌ２
よりも大きくなっている。

【００３１】ただし、必ずしも励磁コイル設置用段部１
７を形成する必要はなく、図１５に示すように、励磁コ
イル設置用段部１７を省略しても良い。この場合には、
補助コア７の励磁コイル６が固着されている部分７ａが
励磁コイル６の取付用支持部である。また、必ずしも間
隔Ｌ２を間隔Ｌ１よりも小さくする必要なはく、検出コ
イル５よりも励磁コイル６を突出させて間隔Ｌ１を間隔
Ｌ２よりも小さくしても良い。

【００３２】次に、図１６に基づいて本発明を適用した
表面形状検出用センサ１の第４の実施形態について説明
する。この表面形状検出用センサ１では、検出コイル５
と励磁コイル６との間にスペーサ９を介在させること
で、検出コイル５の取付用支持部３２と励磁コイル６の
取付用支持部３３とを棒状コア３を中心とする半径方向
に異なる位置に設けている。スペーサ９を別の大きさの
ものに交換することで、各コイル５，６の棒状コア３の
半径方向の位置関係を調整することができる。

【００３３】なお、上述の各形態は本発明の好適な形態
の例ではあるがこれらに限定されるものではなく本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。例えば、必ずしも間隔Ｌ１と間隔Ｌ２とを異ならせ
る必要はなく、検出コイル５の取付用支持部と励磁コイ
ル６の取付用支持部を異なる位置に設けていれば、例え
ば図１７に示すように各コイル５，６の高さを揃えて
（Ｌ１＝Ｌ２）配置しても良い。

【００３４】また、上述の各実施形態では、被測定物１
０の相対移動方向を各図中矢印で示すように各コア３，
７の並びに沿う方向にしているが、被測定物１０の相対
移動方向は矢印で示す方向以外の方向であっても表面の
凹凸形状の検出が可能であることは勿論である。

【００３５】また、棒状コア３に巻回された検出コイル
５に代えて、棒状コア３に取り付けられた磁気抵抗効果
素子を使用しても良い。

【００３６】さらに、励磁コイル６に印可する信号とし
ては、必ずしも高周波信号に限るものではなく、被測定
物１０やその検出の分解能等に応じた信号を用いればよ
い。ただし、硬貨識別用のセンサとして使用する場合に
は、１ｋＨｚから１０ＭＨｚの周波数の交流信号の使用
が好ましい。１ｋＨｚ未満では、硬貨の種類や真偽等を
判別するためのデータとしては分解能に劣るものになる
からであり、１０ＭＨｚを越えると、インピーダンスが
上昇し、センサの駆動が困難となったり、磁気回路を介
さない信号配線間での飛び込みノイズが大きくなるから
である。

【００３７】

【実施例】間隔Ｌ１と間隔Ｌ２とを異ならすことでセン
サ感度が向上することを確認するために、図６に示す表
面形状検出用センサ１を使用して、実際に５００円硬貨
の裏側面の凹凸形状検出を行った。ｔ／Ｔの値を１（Ｌ
１≠Ｌ２）とした。比較のために、ｔ／Ｔの値を０（Ｌ
１＝Ｌ２）とした表面形状検出用センサでも同様の検出
を行った。棒状コア３の先端の幅ｗを０．３ｍｍとし、
励磁コイル６に印加する高周波信号１４の周波数を１Ｍ
Ｈｚとした。図１８にｔ／Ｔ＝１の場合の検出コイル５
の出力信号の波形を、図１９にｔ／Ｔ＝０の場合の検出
コイル５の出力信号の波形を示す。これらの図からも明
らかなように、間隔Ｌ１と間隔Ｌ２とを相違させること
でセンサ感度が向上し、凹凸形状をよりはっきりと検出
することができることが確認できた。

【００３８】また、棒状コア３の先端面３ａの幅ｗと凹
凸形状検出の分解能との関係を調べるために、幅ｗの値
を変えて５００円硬貨の表面形状を検出する実験を行っ
た。図２０に幅ｗを０．５ｍｍとした場合の検出コイル
５の出力信号の波形を、図２１に幅ｗを３ｍｍとした場
合の検出コイル５の出力信号の波形を示す。幅ｗを３ｍ
ｍとした場合（図２１）には、出力波形の形状が全体的
に平らなものとなってしまい、５００円硬貨の縁部と中
央部の高さの差に関する情報２１、直径に関する情報２
３、材質の厚みに関する情報２４等は確認可能である
が、表面の凹凸形状の検出は困難であった。これに対
し、幅ｗを０．５ｍｍとした場合（図２０）には、出力
信号の形状の変化が５００円硬貨の表面形状の変化に良
好に追従している。これにより、幅ｗを小さくすること
で細かい凹凸形状の特徴をより良好に検出できることが
確認できた。また、幅ｗを０．５ｍｍとすることで、硬
貨の種類や真偽等を判別するためのセンサとして使用す
るのに十分な分解能を得ることできることがわかった。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の表
面形状検出用センサでは、棒状コアを囲むように取り付
けられる励磁コイルの取付用支持部と検出コイルの取付
用支持部とを異なる位置に設けてなるので、検出コイル
と励磁コイルとが離れて配置されることになり、各コイ
ルを同じ位置に重ねて配置した場合に比べて検出コイル
の出力が大きく変化するようになってセンサ感度を向上
させることができる。また、棒状コアに検出コイルを設
けて被測定物の表面に凹凸形状に起因した磁気変化を検
出するようにしているので、センサ自体の構造が簡単な
ものとなり、非接触で凹凸形状を検出するセンサを安価
に提供することができる。

【００４０】また、請求項２記載の表面形状検出用セン
サでは、励磁コイルの取付用支持部と検出コイルの取付
用支持部とを棒状コアを中心とする半径方向又は棒状コ
アの長さ方向に異なる位置に設けているので、各コイル
をそれぞれの取付用支持部に設置することでこれら各コ
イルが棒状コアを中心とする半径方向又は棒状コアの長
さ方向に離れて配置され、センサ感度を向上させること
ができる。

【００４１】また、請求項３記載の表面形状検出用セン
サでは、棒状コアを間に挟んだ両側に磁束通路形成用の
補助コアを配設し、検出コイルを棒状コアに巻回すると
共に補助コアに励磁コイルを巻回したので、補助コアに
励磁コイルを巻回することが可能になって当該励磁コイ
ルを検出コイルから離して配置することができ、センサ
感度を向上させることができる。

【００４２】また、請求項４記載の表面形状検出用セン
サでは、丸棒状を成す棒状コアの周囲に円筒形状を成す
磁束通路形成用の補助コアを配設し、検出コイルを棒状
コアに巻回すると共に補助コアに励磁コイルを巻回した
ので、棒状コア及び補助コアの横断面の輪郭を円形にす
ることができ、被測定物と各コアとの相対移動方向が３
６０度いずれの方向であっても同様に被測定物の表面の
凹凸形状を測定することが可能になる。

【００４３】また、請求項５記載の表面形状検出用セン
サでは、棒状コアと補助コアとを一体のコア体より構成
し、棒状コアと補助コアとの間に検出コイル設置用溝を
形成する一方補助コアの外側に励磁コイル設置用段部を
形成したので、検出コイル設置用溝が検出コイルの取付
用支持部となり、励磁コイル設置用段部が励磁コイルの
取付用支持部となって各コイルを設置すると当該コイル
が補助コアを挟んだ離れた位置に配置される。

【００４４】また、請求項６記載の表面形状検出用セン
サでは、励磁コイルには高周波信号が印加されるので、
被測定物を貫く磁束が高周波信号に対応する短時間周期
で変化し、細かい凹凸形状の検出が可能になる。

【００４５】さらに、請求項７記載の表面形状検出用セ
ンサでは、被測定物は硬貨であり、棒状コアの移動方向
に関する先端の幅が２ｍｍ以下であるので、硬貨の判別
に要求される分解能で硬貨表面の凹凸模様を検出するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した表面形状検出用センサの第１
の実施形態を示す斜視図である。

【図２】本発明の表面形状検出用センサに接続される回
路図である。

【図３】ｔ／Ｔの値と検出出力及びセンサ感度との関係
を示す図である。

【図４】図１の表面形状検出用センサの製造工程の概略
を示し、（ａ）はフェライトブロックの斜視図、（ｂ）
はフェライトブロックに溝及び段部を加工した状態の斜
視図、（ｃ）はフェライトブロックを切断したコア体の
斜視図、（ｄ）はコア体に検出コイル及び励磁コイルを
設置する様子を示す斜視図である。

【図５】本発明の表面形状検出用センサの出力信号の例
を示す図である。

【図６】図１の表面形状検出用センサの第１の変形例を
示す斜視図である。

【図７】図１の表面形状検出用センサの第２の変形例を
示す斜視図である。

【図８】図１の表面形状検出用センサの第３の変形例の
コア体を示す斜視図である。

【図９】図１の表面形状検出用センサの第４の変形例の
コア体を示す斜視図である。

【図１０】本発明を適用した表面形状検出用センサの第
２の実施形態を示す断面図である。

【図１１】図１０の表面形状検出用センサの第１の変形
例を示す断面図である。

【図１２】図１０の表面形状検出用センサの第２の変形
例を示す側面図である。

【図１３】図１０の表面形状検出用センサの第３の変形
例を示す断面図である。

【図１４】本発明を適用した表面形状検出用センサの第
３の実施形態を示す斜視図である。

【図１５】図１４の表面形状検出用センサの変形例を示
す斜視図である。

【図１６】本発明を適用した表面形状検出用センサの第
４の実施形態を示す断面図である。

【図１７】本発明を適用した表面形状検出用センサの第
５の実施形態を示す斜視図である。

【図１８】ｔ／Ｔの値が１の表面形状検出用センサで５
００円硬貨の裏側面の凹凸形状を測定した場合の出力信
号を示す図である。

【図１９】ｔ／Ｔの値が０の表面形状検出用センサで５
００円硬貨の裏側面の凹凸形状を測定した場合の出力信
号を示す図である。

【図２０】棒状コアの先端面の幅ｗを０．５ｍｍとして
５００円硬貨の凹凸模様を測定した場合のセンサ出力を
示す図である。

【図２１】棒状コアの先端面の幅ｗを３ｍｍとして５０
０円硬貨の凹凸模様を測定した場合のセンサ出力を示す
図である。

【図２２】棒状コアの先端面の幅ｗと被測定物の凹凸形
状の幅との大きさの関係を説明するためのもので、
（Ａ）は１円硬貨（被測定物）の平面図、（Ｂ）は１円
硬貨の凹凸形状の寸法概念を示す断面図である。

【符号の説明】

１表面形状検出用センサ２コア体３棒状コア３ｂ検出コイルの固着部分（検出コイルの取付用支持
部）３ｃ励磁コイルの固着部分（励磁コイルの取付用支持
部）５検出コイル６励磁コイル７補助コア７ａ励磁コイルの固着部分（励磁コイルの取付用支持
部）１０硬貨（被測定物）１４高周波信号１６検出コイル設置用溝（検出コイルの取付用支持
部）１７励磁コイル設置用段部（励磁コイルの取付用支持
部）１９検出コイル設置用段部（検出コイルの取付用支持
部）３２検出コイルの取付用支持部３３励磁コイルの取付用支持部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】励磁コイルにより発生する磁界中におい
て棒状コアの先端を凹凸のある被測定物表面に相対移動
可能に対向させるとともに、上記棒状コアに上記被測定
物の上記凹凸形状に起因して発生する磁束変化を検出す
るための検出コイルを設けてなる表面形状検出用センサ
であって、上記棒状コアを囲むように取り付けられる上
記励磁コイルの取付用支持部と上記検出コイルの取付用
支持部とを異なる位置に設けてなることを特徴とする表
面形状検出用センサ。
【請求項２】上記異なる位置は、上記棒状コアを中心
とする半径方向であるか、又は上記棒状コアの長さ方向
に異なる位置であることを特徴とする請求項１記載の表
面形状検出用センサ。
【請求項３】上記棒状コアを間に挟んだ両側に磁束通
路形成用の補助コアを配設し、上記検出コイルを上記棒
状コアに巻回すると共に上記補助コアに上記励磁コイル
を巻回したことを特徴とする請求項１又は２記載の表面
形状検出用センサ。
【請求項４】丸棒状を成す上記棒状コアの周囲に円筒
形状を成す磁束通路形成用の補助コアを配設し、上記検
出コイルを上記棒状コアに巻回すと共に上記補助コアに
上記励磁コイルを巻回したことを特徴とする請求項１又
は２記載の表面形状検出用センサ。
【請求項５】上記棒状コアと上記補助コアとを一体の
コア体より構成し、上記棒状コアと補助コアとの間に検
出コイル設置用溝を形成する一方上記補助コアの外側に
励磁コイル設置用段部を形成したことを特徴とする請求
項３又は４記載の表面形状検出用センサ。
【請求項６】上記励磁コイルには高周波信号が印加さ
れることを特徴とする請求項１から５のいずれか記載の
表面形状検出用センサ。
【請求項７】上記被測定物は硬貨であり、上記棒状コ
アの先端の上記相対移動方向に関する幅は２ｍｍ以下で
あることを特徴とする請求項６記載の表面形状検出用セ
ンサ。