JPH11238156A - 表面形状検出用センサ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被測定物の表面の凹凸形状を非接触で検出す
る。被測定物と検出手段との一度の相対移動で被測定物
の表面全体の凹凸形状を検出する。精度の高い表面形状
検出用センサの製造方法を提供する。 【解決手段】 一枚の共通の基台２上に、所定の間隔で
離間配列した多数の棒状コア３の先端が同一平面上とな
るように配置するとともに、多数の棒状コア３の先端を
磁界中において凹凸のある金属製の被測定物１０表面に
配列方向とは直交する方向に相対移動可能に対向させ、
棒状コア３のそれぞれに被測定物１０の凹凸形状に起因
して変化する磁束を検出するための検出手段５を設ける
ようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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。更に詳述すると、本発明
は、被測定物を一度相対移動させるだけで所定範囲の被
測定物の表面の凹凸形状を検出することができる表面形
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、しかも構造が簡単且つ安価なも
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
表面全体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。即ち、構造が簡単且つ
安価なもので、被測定物を一度相対移動させるだけで次
々に被測定物の表面の凹凸形状を非接触で検出すること
ができる装置類は存在しなかった。

【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、硬貨識
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一度の相対移動で
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用のセンサ等については、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、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
できず、また、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。また、半導体レーザの反射光をフォトダイオ
ード等で取り込む方法では、レーザ光線を面状に走査さ
せる必要がある。さらに、これら両方の方法では凹凸面
の錆や汚れ等が千差万別で識別の障害となり、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。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用センサの開
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、被測定物と検出手段との
一度の相対移動で被測定物の表面全体の凹凸形状を検出
できる表面形状検出用センサを提供することを目的と
し、併せて当該表面形状検出用センサを精度良く製造す
る方法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、請求項１記載の表面形状検出用センサでは、一枚の
共通の基台上に、所定の間隔で離間配列した多数の棒状
コアの先端が同一平面上となるように配置するととも
に、多数の棒状コアの先端を磁界中において凹凸のある
金属製の被測定物表面に配列方向とは直交する方向に相
対移動可能に対向させ、棒状コアのそれぞれに被測定物
の凹凸形状に起因して変化する磁束を検出するための検
出手段を設けるようにしている。

【０００９】この場合、検出手段が一列に並べられるこ
とによってラインセンサが構成され、また一列に離間し
て配列された各棒状コアの先端から磁束が発せられて磁
界が形成されている。被測定物がこのラインセンサと対
向しながら相対移動して磁界中を通過すると、被測定物
表面の凹凸形状に起因して磁束が変化し、この磁束変化
は各検出手段によって電気的信号変化として検出され
る。しかも、検出手段は被測定物の幅を包含し得る長さ
のラインセンサを構成しているので、一度の相対移動を
行うことによって被測定物の凹凸形状が表面全体的に検
出され得る。

【００１０】また請求項２記載の表面形状検出用センサ
においては、多数の棒状コアの相対移動方向に関する先
端の幅をそれぞれ検出しようとする凹凸形状の幅より小
さい同一幅としている。検出手段は棒状コア先端におけ
る磁束の変化を検出するので、棒状コアの先端の細さに
よってセンサとしての分解能が決定される。即ち、棒状
コアの先端の相対移動方向に関する幅を検出しようとす
る凹凸形状の幅よりも小さくすることで分解能を向上さ
せ、磁束変化を電気的に細かく検出することができるよ
うになる。よって、凹凸形状の変化パターンは細かな波
形から構成されることになり、被測定物の表面形状に比
例した特徴がパターン図形として示されたデータとして
把握される。またこれと併せて、本請求項記載の表面形
状検出用センサにおいては、検出手段は棒状コアに巻回
された検出コイル又は棒状コアに取り付けられた磁気抵
抗効果素子とされている。したがって被測定物表面に起
因して変化する磁束が、検出コイルの電流を変化させる
ことによって、あるいは磁気抵抗素子の内部抵抗を変化
させることによって電気的に検出される。

【００１１】更に請求項３記載の表面形状検出用センサ
においては、相対移動方向に関し棒状コアを間に挟んだ
両側に、相対移動方向に関し棒状コアと同じ幅の磁束通
路形成用の補助コアを棒状コアと同じ数一体に形成する
とともに、棒状コアと補助コアとの間にそれぞれ同一幅
の離間溝を形成するようにしている。したがって棒状コ
ア先端から発生する磁束の通路が確保されて精度が良く
なり、表面形状検出用センサとしての感度が向上する。

【００１２】また請求項４記載の発明の表面形状検出用
センサにおいては、補助コアの相対移動方向に関する両
側に、高周波信号が印加される励磁用コイル取付用の段
部を形成する一方、棒状コア間には離間溝及び励磁用コ
イル取付用の段部より溝深さのある分離用溝を形成する
ようにしている。したがって励磁用コイルが補助コアの
周囲に巻回され、検出コイルとの距離が確保されること
からセンサとしての感度が向上する。更に、離間溝の底
部と段部との棒状コア先端からの各間隔を異ならせるよ
うにした場合にあっては、検出コイルと励磁用コイルは
互いに段違い状に形成される。

【００１３】請求項５記載の発明の表面形状検出用セン
サの製造方法では、一枚のブロックに、一列に所定の間
隔で離間配列した多数の棒状コアの先端が同一平面上に
配置するように配列方向に所定幅の溝加工を施すととも
に、該溝加工に対して直交する方向に多数の棒状コアを
分離するための分離用の溝を形成し、棒状コア間に形成
される分離用の溝は棒状コアのそれぞれにコイルが配置
されるのを許容する溝幅を有するように形成し、一枚の
ブロックに多数の棒状コアを形成した状態で棒状コアに
検出用コイル又は励磁用コイルの少なくとも一方を取り
付けるようにしている。この場合、多数の棒状コアはフ
ェライトブロックなど一枚のブロックから切り出される
ようにして一体成形されているため、成形時の精度が得
られ易く、精度の高い表面形状検出用センサ形成を可能
なものとしている。

【００１４】また請求項６記載の発明の表面形状検出用
センサの製造方法においては、多数の棒状コアの両側に
磁束通路形成用の補助コアを棒状コアと同じ数一体に形
成するようにしているので、コア先端から発生する磁束
の通路が確保されて表面形状検出用センサとしての精度
が向上している。加えて、棒状コア間に形成される分離
用の溝は検出用コイル及び励磁用コイルが配置されるの
を許容する幅に形成されているので、それぞれの棒状コ
アに検出コイル及び励磁用コイルが巻回され得る。

【００１５】

【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。

【００１６】図１から図５に、本発明を適用した表面形
状検出用センサ１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、図１に示すように、一枚の共通の
基台２上に配置された多数の棒状コア３を被測定物１０
と相対移動させ、それぞれの各棒状コア３における磁束
変化を検出して被測定物１０の表面形状を検出するもの
である。この場合、棒状コア３はその先端３ａが同一平
面上に位置するように所定の間隔で離間配列され、凹凸
のある被測定物１０の表面に配列方向とは直交する方向
に相対移動可能に対向して設けられている。棒状コア３
のそれぞれには被測定物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手段５が設けられて
おり、この検出手段５の出力を所定のタイミングでＡ／
Ｄ変換してメモリ２５に格納し（図２）、このメモリ２
５に格納されたデータから被測定物１０の凹凸形状が検
出される。

【００１７】いま、図４に示すように、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、各棒状
コア３の先端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、検出しようとする被測定物１０の凹凸
形状の幅よりも小さく設定される。棒状コア３の先端３
ａは小さく形成されるほど分解能が向上するため、より
小さく、尖端形状となるように形成されることが好まし
い。また棒状コア３は図示するような角柱型に形成され
ても良いし、あるいは特に図示していないが例えば先細
形状とされ、狭小な先端３ａと強度とを兼ね備えるよう
に形成されていても良い。

【００１８】検出手段５は、例えば棒状コア３に巻回さ
れた検出コイルである。また、図１あるいは図３、図４
に示すように、上記相対移動方向に関し棒状コア３を間
に挟んだ両側には棒状コア３と同じ幅の磁束通路形成用
の補助コア７が、多数配置された棒状コア３と同じ数一
体に形成されている。このように補助コア７が一体形成
されると、棒状コア３の先端３ａから発生する磁束の通
路が確保されるため、表面形状検出用センサ１としての
感度を向上させることができる。ただしコアはこのよう
な形状のものに特に限られず、例えば補助コア７を棒状
コイル３のいずれか一方にのみ形成するようにしても良
いし、あるいは両側の補助コア７の形成を省略すること
も可能である。

【００１９】これら両側の補助コア７の周囲には、励磁
用コイル６がそれぞれ巻回されている。各励磁用コイル
６には図５に示すような矩形状の高周波信号１４が励磁
信号として印加され、被測定物１０が相対移動する空間
に磁界を発生させる。そしてこの磁界中を被測定物１０
が通過すると、凹凸形状に起因して磁束が変化し、これ
に応じて検出コイル５の出力が変化する。各検出コイル
５の出力は図５に示す検出信号回路２７のアンプ回路１
１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アナログ信号
となる。そして図２に示すように、全ての検出コイル５
のアナログ信号はアナログマルチプレクサ２６に供給さ
れる。アナログマルチプレクサ２６は、各検出コイル５
のアナログ信号を同期クロック２８からのパルスに基づ
いた所定のタイミングで順番にＡ／Ｄ変換器２９に供給
する。Ａ／Ｄ変換器２９によってデジタル変換された信
号は、メモリ２５に順次格納される。なお、被測定物１
０が例えば金属等の場合には当該被測定物１０に発生す
る渦電流が棒状コア３から発生している磁束を減少させ
るように作用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、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る。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。

【００２０】またこの表面形状検出用センサ１では、図
１に示すように、各コア３，７及び各コイル５，６が相
対移動方向に対して直交する方向に一列に離間配列され
ることによってラインセンサが構成されている。このラ
インセンサは、各励磁用コイル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ている。こ
の場合、棒状コア３と補助コア７との間にはそれぞれ同
一幅の離間溝１８ａが形成され、この離間溝１８ａによ
り各コア３，７が一定形状となるように区切られてい
る。また補助コア７の相対移動方向に関する両側には、
高周波信号が印加される励磁用コイル６取付用の段部１
８ｂが形成されている。この場合、離間溝１８ａと段部
１８ｂとはその底面の高さが相等しくなるように形成さ
れていても良いが、本実施形態では図示するように段違
い状に形成され、設置された検出コイル５と励磁用コイ
ル６の高さを異ならせるようにしている。これにより、
磁束変化を検出する際の感度を向上させることができ、
凹凸形状のパターン変化をより詳細にグラフに表すこと
ができるようになる。更に、棒状コア３間には離間溝１
８ａ及び励磁用コイル取付用の段部１８ｂより溝深さの
ある分離用溝１８ｃが形成され、棒状コア３及び補助コ
ア７をそれぞれ区切っている。なお、多数の棒状コア３
の相対移動方向に関する先端３ａの幅ｗがそれぞれ検出
しようとする凹凸形状の幅より小さい同一幅となるよう
に形成されていることはいうまでもない。この場合、各
分離用溝１８ｃは例えば機械加工されることによって棒
状コア３等を同形状、同寸法に正確に形成し得るので、
相対移動方向にずれのない精度の高いラインセンサを形
成することができる。

【００２１】以下に、本発明の表面形状検出用センサ１
の一実施形態を、被測定物１０として図１２（Ａ）に示
す１円硬貨の表面凹凸形状を検出する場合を想定し、ラ
インセンサの長手方向中央に位置する棒状コア３に設け
られた検出コイル５に関して、即ち硬貨１０が相対移動
する際にその中心位置に対向する棒状コア３に設けられ
た検出コイル５に関して検討する。１円硬貨表面のうち
最も幅の小さいのは縁の部分であることから、棒状コア
３の先端３ａの幅ｗの大きさをこの縁部分の幅よりも小
さくすれば硬貨の表面凹凸を全て検出することができる
ようになる。ただし、縁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、幅ｗの大
きさを、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小さくすれば良い。例えば図１２
（Ｂ）の場合には、検出しようとする凹凸形状の幅、例
えばＷ１，Ｗ２よりも幅ｗを小さな値にするなど、検出
したい凹凸形状のある範囲で幅ｗを決定すれば良い。ま
たは、検出したい凹凸形状のうちどの大きさの幅まで検
出するかを決め、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。このように最小の幅を基準にして幅ｗの大きさ
を決定することにより、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。

【００２２】この検出コイル５に対応する検出信号回路
２７からは、硬貨１０の相対移動に伴って、例えば図６
に示すような出力信号が得られる。このような波形図を
示す表において、縦軸は出力信号を、横軸は表面形状検
出用センサ１に対する被測定物１０の相対位置をそれぞ
れ示している。この場合の出力信号は硬貨１０の凸部に
対応して低くなり、凹部に対応して高くなるように表示
されている。そして、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、途中に孔が在れば同様の出力が得られている。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２１、縁部の幅に関する情報
２２、直径に関する情報２３、材質や厚みに関する情報
２４等を得ることができるものでもある。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。

【００２３】このようにして硬貨１０の表面凹凸形状を
検出する場合における棒状コア３の先端３ａの幅ｗ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以下の値に設定されている。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２ｍｍ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。

【００２４】そして、各検出コイル５に接続された検出
信号回路２７の各々からは、硬貨１０の表面の凹凸形状
に比例した波形のアナログ信号がそれぞれ出力される。
即ち図７に丸印で示すように、硬貨１０とラインセンサ
とを一度だけ相対移動させれば、硬貨１０の表面の凹凸
形状についてのデータがメッシュ状に検出されることか
らラインセンサの相対移動範囲内において硬貨１０の表
面を全体的に検出し得る。このようなラインセンサは、
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され得るが、これは一例であ
って硬貨識別の用途に限られることがないことは勿論で
ある。

【００２５】次に、本発明の表面形状検出用センサ１の
製造方法について説明する。本発明では、一枚のブロッ
クに、一列に所定の間隔で離間配列した多数の棒状コア
３の先端３ａが同一平面上に配置されるように表面形状
検出用センサ１を形成するようにしている。このように
形成するために、まず図８（ａ）に示すような角柱形状
のフェライトブロック１８に対し、配列方向に所定幅の
溝、即ちここでいう離間溝１８ａの加工を長手方向に施
すようにする（図８（ｂ））。本実施形態では図示する
ように離間溝１８ａを２本加工してその間に棒状コア３
を形成すると共に、更にこれと平行な段部１８ｂを外側
に加工し、補助コア７を形成するようにしている。そし
て、該溝加工に対して直交する方向に多数の棒状コア３
を分離するための分離用の溝１８ｃを形成することによ
り、多数の棒状コア３の両側に磁束通路形成用の補助コ
ア７が棒状コア３と同じ数一体に形成される。この場
合、棒状コア３間に形成される分離用の溝１８ｃは棒状
コア３のそれぞれのコイル５，６が配置されるのを許容
する溝幅を有するように形成されているため、それぞれ
の棒状コア３あるいは補助コア７へのコイル５，６の設
置が可能なものとされている。そして、一枚のブロック
に多数の棒状コア３を形成した状態で棒状コア３に検出
コイル５又は励磁用コイル６の少なくとも一方を取り付
けることによって表面形状検出用センサ１が形成され
る。なお、表面形状検出用センサ１の製造方法は上述し
たものに特に限られないことは勿論であり、例えば離間
溝１８ａ、段部１８ｂ、分離用溝１８ｃを形成する順序
などは適宜変更可能である。

【００２６】以上のように構成された表面形状検出用セ
ンサ１によると、被測定物１０の表面の凹凸形状に起因
して変化する磁束を検出することができる。しかも棒状
コア３の先端３ａが尖端形状とされるなど、その幅ｗが
凹凸形状の幅より小さくなるように形成されているた
め、変化パターンは細かな波形から構成されることにな
り、被測定物１０の表面形状に比例した特徴がパターン
図形として示されることとなる。したがってこのパター
ン図形から被測定物１０の表面凹凸形状が検出され得
る。しかもこの凹凸形状は、コアなどが触れることなく
非接触状態のまま検出され得る。更には、多数の棒状コ
ア３が一列に配列されてラインセンサが構成されている
ことから、この配列方向と直交するように被測定物１０
を相対移動させるようにすれば、一度きりの操作によっ
て被測定物１０の表面形状を全体的に検出することがで
きる。

【００２７】また上述した本発明の表面形状検出用セン
サ１の製造方法によると、棒状コア３などのセンサチッ
プの間隔を機械加工で行い一体構造とすることで各セン
サチップの寸法間隔を正確に規定することができる。よ
って、一体バー状態でセンサ化するようにして被測定物
１０の移動方向にずれのない精度の高いラインセンサを
供給することができる。しかも、本発明によれば、各セ
ンサチップを１つずつ正確に取り付ける等の作業と比べ
て遙かに簡便である。

【００２８】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、上述の説明では、棒状コア３等を一列に並
べてラインセンサを構成していたが、棒状コア３を複数
列に並べてラインセンサを構成しても良い。即ち、一列
に離間配列された多数の棒状コア３を複数組被測定物１
０の相対移動方向に並べ、この相対移動方向に関し前側
列の各棒状コア３の間に後側列の棒状コア３が位置する
ように配置しても良い。図９に、一列に離間配列した多
数の棒状コア３を例えば二組だけ被測定物１０の相対移
動方向に並べ、１列目の各棒状コア３の間に２列目の棒
状コア３が位置するように配置した様子を示す。この場
合、１列目の棒状コア３と２列目の棒状コア３とを交互
に配置しているので、各列の棒状コア３の相対移動軌跡
は重ならず、棒状コア３の数を増やして密な状態で被測
定物１０の表面形状の検出を行うことができる。例え
ば、構造上、加工上の制約等から一列の棒状コア３の間
隔をあまり狭くできない場合や、隣り合う検出コイル５
の磁気的干渉を防止するために棒状コア３の間隔を広く
せざるを得ない場合であっても、棒状コア３の列を増や
すことで棒状コア３の相対移動軌跡を密な状態にして被
測定物１０の検出を行うことができる。

【００２９】また、上述の説明では、検出手段が棒状コ
ア３に巻回された検出コイル５であったが、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（ＭＲ素子）を用いるようにしても良い。この場合
は、例えば棒状コア３の先端３ａを２つに割ったその間
にこの磁気抵抗効果素子を埋め込み設置する等して用い
るようにすれば良い。被測定物１０の表面の凹凸形状に
起因して変化する磁束により磁気抵抗効果素子の内部抵
抗が変化するので、これを検出することによって磁束変
化を検出することができる。

【００３０】また、上述の説明中における表面形状検出
用センサ１は２つのコイル、即ち検出コイル５と励磁用
コイル６を備えていたが、必ずしも２つのコイル５，６
を備える必要はなく、これらを１つのコイルにしても良
い。この場合には、１つのコイルによって励磁を行うと
同時に当該コイルにおけるインダクタンス変化に基づい
て磁束の変化を検出するようにすれば良い。

【００３１】さらに、励磁用コイル６に印加する信号と
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。

【００３２】

【実施例】棒状コア３の先端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５
００円硬貨の表面形状を検出する実験を行った。図１０
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１１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３ｍｍとした場
合（図１１）には、出力信号の波形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２３、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１０）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。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、請求項
１記載の発明の表面形状検出用センサでは、多数の棒状
コアの先端を磁界中において凹凸のある金属製の被測定
物表面に配列方向とは直交する方向に相対移動可能に対
向させ、棒状コアのそれぞれに被測定物の凹凸形状に起
因して変化する磁束を検出するための検出手段を設けて
いるので、被測定物の表面凹凸形状を検出することがで
きる。しかも、一枚の共通の基台上に、所定の間隔で離
間配列した多数の棒状コアの先端が同一平面上となるよ
うに配置しているので、被測定物の凹凸形状を全体的
に、非接触で検出することができる。

【００３４】請求項２記載の発明の表面形状検出用セン
サでは、多数の棒状コアの相対移動方向に関する先端の
幅をそれぞれ検出しようとする凹凸形状の幅より小さい
同一幅としているので、磁束変化を詳細に検出すること
ができ、これによって被測定物表面の凹凸形状を検出す
ることができる。また、検出手段は棒状コアに巻回され
た検出コイル又は棒状コアに取り付けられた磁気抵抗効
果素子であるので、磁束変化が、検出コイルの電流を変
化させることによって、あるいは磁気抵抗素子の内部抵
抗を変化させることによって電気的に検出され得る。

【００３５】更に請求項３記載の発明の表面形状検出用
センサでは、相対移動方向に関し棒状コアを間に挟んだ
両側に、相対移動方向に関し棒状コアと同じ幅の磁束通
路形成用の補助コアを棒状コアと同じ数一体に形成する
とともに、棒状コアと補助コアとの間にそれぞれ同一幅
の離間溝を形成するようにしているので、磁束の通路を
確保して表面形状検出用センサとしての感度を向上させ
ることができる。

【００３６】また請求項４記載の発明の表面形状検出用
センサでは、補助コアの相対移動方向に関する両側に、
高周波信号が印加される励磁用コイル取付用の段部を形
成する一方、棒状コア間には離間溝及び励磁用コイル取
付用の段部より溝深さのある分離用溝を形成しているの
で、検出コイルと励磁用コイルとを互いに離して感度を
向上させることができる。しかも、離間溝の底部と段部
との棒状コア先端からの各間隔を異ならせるようにすれ
ば、検出コイルと励磁用コイルとを段違い状に設置する
ことができ、センサの感度を更に向上させることができ
る。

【００３７】請求項５記載の発明の表面形状検出用セン
サの製造方法では、一枚のブロックに、一列に所定の間
隔で離間配列した多数の棒状コアの先端が同一平面上に
配置するように配列方向に所定幅の溝加工を施すととも
に、該溝加工に対して直交する方向に多数の棒状コアを
分離するための分離用の溝を形成し、棒状コア間に形成
される分離用の溝は棒状コアのそれぞれにコイルが配置
されるのを許容する溝幅を有するように形成し、一枚の
ブロックに多数の棒状コアを形成した状態で棒状コアに
検出用コイル又は励磁用コイルの少なくとも一方を取り
付けるようにしているので、精度の高い表面形状検出用
センサを簡便かつ一体的に形成することができる。

【００３８】また請求項６記載の発明の表面形状検出用
センサの製造方法では、多数の棒状コアの両側に磁束通
路形成用の補助コアを棒状コアと同じ数一体に形成し、
棒状コア間に形成される分離用の溝は検出用コイル及び
励磁用コイルが配置されるのを許容する幅に形成されて
いるので、ラインセンサ型の高精度な表面形状検出用セ
ンサを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表面形状検出用センサを示す分解斜視
図である。

【図２】表面形状検出用センサと検出信号回路の概略構
成を示すブロック図である。

【図３】図１の表面形状検出用センサの平面図である。

【図４】棒状コアの先端の幅ｗを説明するために表面形
状検出用センサの一部分を示す斜視図である。

【図５】図２の検出信号回路を示す回路図である。

【図６】図５の検出信号回路の出力信号の例を示す図で
ある。

【図７】図１の表面形状検出用センサによる検出の様子
を示す概念図である。

【図８】図１の表面形状検出用センサのコアの製造工程
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離間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に棒状コ
ア及び補助コアを加工した状態の斜視図である。

【図９】表面形状検出用センサの棒状コアの列を２組並
べた様子を示す平面図である。

【図１０】棒状コアの先端の幅ｗを０．５ｍｍとして５
００円硬貨の凹凸形状を測定した場合のセンサ出力を示
す図である。

【図１１】棒状コアの先端の幅ｗを３ｍｍとして５００
円硬貨の凹凸形状を測定した場合のセンサ出力を示す図
である。

【図１２】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 ラインセンサ ２ 基台 ３ 棒状コア ３ａ 先端 ５ 検出コイル（検出手段） ６ 励磁用コイル ７ 補助コア １０ 被測定物 １４ 高周波信号 ｗ 棒状コアの先端の被測定物移動方向に関する幅

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一枚の共通の基台上に、所定の間隔で離
   間配列した多数の棒状コアの先端が同一平面上となるよ
   うに配置するとともに、前記多数の棒状コアの先端を磁
   界中において凹凸のある金属製の被測定物表面に前記配
   列方向とは直交する方向に相対移動可能に対向させ、前
   記棒状コアのそれぞれに前記被測定物の前記凹凸形状に
   起因して変化する磁束を検出するための検出手段を設け
   てなることを特徴とする表面形状検出用センサ。
2. 【請求項２】 前記多数の棒状コアの前記相対移動方向
   に関する先端の幅をそれぞれ検出しようとする前記凹凸
   形状の幅より小さい同一幅とし、前記検出手段は前記棒
   状コアに巻回された検出コイル又は前記棒状コアに取り
   付けられた磁気抵抗効果素子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。
3. 【請求項３】 前記相対移動方向に関し前記棒状コアを
   間に挟んだ両側に、前記相対移動方向に関し前記棒状コ
   アと同じ幅の磁束通路形成用の補助コアを前記棒状コア
   と同じ数一体に形成するとともに、前記棒状コアと前記
   補助コアとの間にそれぞれ同一幅の離間溝を形成してな
   る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。
4. 【請求項４】 前記補助コアの前記相対移動方向に関す
   る両側に、高周波信号が印加される励磁用コイル取付用
   の段部を形成する一方、前記棒状コア間には前記離間溝
   及び前記励磁用コイル取付用の段部より溝深さのある分
   離用溝を形成してなることを特徴とする請求項３記載の
   表面形状検出用センサ。
5. 【請求項５】 一枚のブロックに、一列に所定の間隔で
   離間配列した多数の棒状コアの先端が同一平面上に配置
   するように前記配列方向に所定幅の溝加工を施すととも
   に、該溝加工に対して直交する方向に前記多数の棒状コ
   アを分離するための分離用の溝を形成し、前記棒状コア
   間に形成される分離用の溝は前記棒状コアのそれぞれに
   コイルが配置されるのを許容する溝幅を有するように形
   成し、前記一枚のブロックに多数の棒状コアを形成した
   状態で前記棒状コアに検出用コイル又は励磁用コイルの
   少なくとも一方を取り付けることを特徴とする表面形状
   検出用センサの製造方法。
6. 【請求項６】 前記多数の棒状コアの両側に磁束通路形
   成用の補助コアを前記棒状コアと同じ数一体に形成し、
   前記棒状コア間に形成される分離用の溝は検出用コイル
   及び励磁用コイルが配置されるのを許容する幅に形成さ
   れてなることを特徴とする請求項５記載の表面形状検出
   用センサの製造方法。