KR101957868B1

KR101957868B1 - 경화 처리 장치

Info

Publication number: KR101957868B1
Application number: KR1020177007128A
Authority: KR
Inventors: 야스유키 기무라
Original assignee: 가부시끼가이샤 닛본 콘럭스
Priority date: 2014-09-16
Filing date: 2015-06-01
Publication date: 2019-03-13
Anticipated expiration: 2035-06-01
Also published as: JP2016062179A; WO2016042851A1; CN106688020A; JP6352124B2; KR20170055486A; SG11201701611XA; MY194723A; EP3196845A1; US20170287251A1; EP3196845A4; US9865115B2; EP3196845B1; CN106688020B; ES2817476T3

Abstract

복수 종류의 경화의 외경의 검출 정밀도를 향상시킨다. 경화 처리 장치(1)는, 경화 통로(3)를 협지하여 서로 마주하는 제1 코일 L1과 제2 코일 L2를 가지는 재질 검출 센서(4a)와, 제1 코일을 에워싸는 링형의 제3 코일 L3와, 제2 코일을 에워싸는 링형의 제4 코일 L4을 가지고, 제3 코일과 제4 코일은 경화 통로를 협지하여 서로 마주하는, 외경 검출 센서(4b)와, 개별 접속 상태에 있어서, 재질 검출 센서에 접속되어 제1 발진 신호를 발진하고, 직렬 접속 상태에 있어서, 직렬 접속된 재질 검출 센서 및 외경 검출 센서에 접속되어 제1 발진 신호를 발진하는 제1 발진 회로(11)와, 개별 접속 상태에 있어서, 외경 검출 센서에 접속되어 제2 발진 신호를 발진하는 제2 발진 회로(12)와, 개별 접속 상태와 직렬 접속 상태를 전환하는 전환부(15)와, 개별 접속 상태의 제2 발진 신호, 또는 직렬 접속 상태의 제1 발진 신호를 사용하여 경화의 외경을 검출하는 경화 식별부(16)를 구비한다.

Description

경화 처리 장치{COIN PROCESSING DEVICE}

본 발명은, 자동 판매기, 환전기, 정산기(精算機), 매표기, 서비스 기기(機器) 등(이하, 자동 판매기 등이라고 함)에 탑재되는 경화(硬貨; coin) 처리 장치에 관한 것이며, 특히, 경화의 외경(外徑)을 검출하는 외경 검출 센서를 구비하는 경화 처리 장치에 관한 것이다.

자동 판매기 등의 내부에는, 투입된 경화의 정위(正僞)를 판별하는 동시에, 정화(正貨)로 판별된 경화를 화폐의 종류마다 선별 수납하는 경화 처리 장치가 탑재되어 있다. 이와 같은 경화 처리 장치는, 투입된 경화의 정위를 판별하는 동시에 경화를 금종(金種)별로 선별하는 경화 선별부를 구비한다.

경화 선별부는, 경화의 외경을 주로 검출하는 외경 검출 센서와, 경화의 재질을 주로 검출하는 재질 검출 센서를 구비한다. 외경 검출 센서는, 투입된 경화가 통과하는 경화 통로에 설치된 코일을 가지고, 발진(發振; oscillation) 회로에 접속되어 있다. 재질 검출 센서도 마찬가지이다. 발진 회로는, 코일의 인덕턴스에 따른 발진 주파수로 발진한다. 이 발진 주파수는, 발진에 의해 생긴 전자계가 경화에 의해 영양을 받기 쉬운 주파수로 설정되어 있다. 전자계가 경화에 의해 영향을 받음으로써, 발진 신호의 진폭도 변화한다. 따라서, 발진 주파수와 전압에 기초하여 경화의 외경이나 재질을 검출할 수 있다. 이로써, 경화의 정위 판정 및 종별 판정을 행할 수 있다.

그런데, 경화 처리 장치는, 바이메탈 경화를 포함하는 복수 종류의 경화의 정위를 판별하는 것이 있다. 바이메탈 경화란, 중앙의 코어부와, 코어부를 에워싸는 링부에 있어서 재질이 상이한 경화이다. 바이메탈 경화로서는, 예를 들면, 캐나다의 2달러 경화가 알려져 있다. 이와 같은 바이메탈 경화의 외경을 정확하게 검출하기 위해, 중심부가 공간으로 되어 있는 링형(ring shape)의 외경 검출 센서를 사용하는 기술이 알려져 있다(특허 문헌 1 참조).

이와 같은 링형의 외경 검출 센서는, 바이메탈 경화의 코어부와 외경 검출 센서의 공간이 중첩되므로, 이 때의 바이메탈 경화의 코어부에서의 전자계[자속(磁束) 밀도], 링부에서의 전자계보다도 충분히 작다. 따라서, 바이메탈 경화의 외주(外周)의 링부의 영향을 주로 반영함으로써, 바이메탈 경화의 외경을 양호한 정밀도로 검출할 수 있다.

일본 특허 제4126668호 공보

그러나, 상기 종래의 외경 검출 센서를 사용한 경우, 도 13에 나타낸 바와 같이, 바이메탈 경화 이외의 소형의 경화(예를 들면, 캐나다의 10센트 경화)(CO)의 외주 부근은, 외경 검출 센서(4X)의 공간(OP1)에 중첩되어 버린다. 그러므로, 도 14에 나타낸 바와 같이, 경화의 외경이 작은 범위(RX)에 있어서 발진 주파수와 외경과의 관계가 비례하지 않는다. 따라서, 소형의 경화의 외경을 정확하게 검출할 수 없어, 정위 판정 및 종별 판정을 잘못할 가능성이 있다.

본 발명은, 이와 같은 점을 고려하여 이루어진 것이며, 복수 종류의 경화의 외경의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있는 경화 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 태양(態樣)에 의한 경화 처리 장치는,

투입된 경화가 통과하는 경화 통로와,

상기 경화 통로를 협지(sandwich)하여 서로 마주하는 제1 코일과 제2 코일을 가지는 재질 검출 센서와,

상기 제1 코일을 에워싸는 링형의 제3 코일과, 상기 제2 코일을 에워싸는 링형의 제4 코일을 가지고, 상기 제3 코일과 상기 제4 코일은 상기 경화 통로를 협지하여 서로 마주하는, 외경 검출 센서와,

개별 접속 상태에 있어서, 상기 재질 검출 센서에 접속되어 제1 발진 신호를 발진하고, 직렬 접속 상태에 있어서, 직렬 접속된 상기 재질 검출 센서 및 상기 외경 검출 센서에 접속되어 상기 제1 발진 신호를 발진하는 제1 발진 회로와,

상기 개별 접속 상태에 있어서, 상기 외경 검출 센서에 접속되어 제2 발진 신호를 발진하는 제2 발진 회로와,

상기 개별 접속 상태와 상기 직렬 접속 상태를 전환하는 전환부와,

상기 개별 접속 상태의 상기 제2 발진 신호, 또는 상기 직렬 접속 상태의 상기 제1 발진 신호를 사용하여 상기 경화의 외경을 검출하고, 상기 외경에 기초하여 상기 경화를 식별하는 경화 식별부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 복수 종류의 경화의 외경의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 일 실시형태에 관한 경화 처리 장치의 일부의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2의 (a)는, 식별 센서의 한쪽의 측면을 나타낸 측면도이며, (b)는, 식별 센서의 다른 쪽 면을 나타낸 측면도이며, (c)는, 경화 통로 및 식별 센서의 단면도(斷面圖)이다.
도 3은 도 1의 경화 처리 장치의 정위 판정 및 종별 판정과 관련된 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 개별 접속 상태에서의 전환부의 접속을 나타낸 회로도이다.
도 5는 직렬 접속 상태에서의 전환부의 접속을 나타낸 회로도이다.
도 6의 (a)는, 바이메탈 경화와 식별 센서와의 위치 관계를 나타낸 도면이며, (b)는, (a)에 대응하는 외경 검출 센서의 주파수와 전압의 시간 변화를 나타낸 도면이며, (c)는, 바이메탈 경화 이외의 경화와 식별 센서와의 위치 관계를 나타낸 도면이며, (d)는, (c)에 대응하는 외경 검출 센서의 주파수와 전압의 시간 변화를 나타낸 도면이다.
도 7의 (a)는, 바이메탈 경화와 식별 센서와의 위치 관계를 나타낸 도면이며, (b)는, (a)에 대응하는 재질 검출 센서의 주파수와 전압의 시간 변화를 나타낸 도면이며, (c)는, 바이메탈 경화 이외의 경화와 식별 센서와의 위치 관계를 나타낸 도면이며, (d)는, (c)에 대응하는 재질 검출 센서의 주파수와 전압의 시간 변화를 나타낸 도면이다.
도 8의 (a)는, 바이메탈 경화와 식별 센서와의 위치 관계를 나타낸 도면이며, (b)는, (a)에 대응하는 외경·재질 검출 센서의 주파수와 전압의 시간 변화를 나타낸 도면이며, (c)는, 바이메탈 경화 이외의 경화와 식별 센서의 위치 관계를 나타낸 도면이며, (d)는, (c)에 대응하는 외경·재질 검출 센서의 주파수와 전압의 시간 변화를 나타낸 도면이다.
도 9는 경화 처리 장치의 정위 판정 및 종별 판정 처리를 나타낸 플로우차트이다.
도 10은 데이터 수집 기간을 나타낸 도면이다.
도 11은 일 실시형태에 관한 바이메탈 경화 이외의 경화의 외경과 직렬 접속 상태에 있어서 경화 식별부에 의해 검출되는 주파수와의 관계를 나타낸 도면이다.
도 12는 일 실시형태에 관한 클래드 구조의 경화의 주파수와 전압과의 관계를 나타낸 도면이다.
도 13은 종래의 외경 검출 센서와 소형의 경화와의 위치 관계를 나타낸 도면이다.
도 14는 종래의 바이메탈 경화 이외의 경화의 외경과 주파수와의 관계를 나타낸 도면이다.

이하에, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시형태에 대하여 설명한다. 이 실시형태는, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

도 1은, 일 실시형태에 관한 경화 처리 장치(1)의 일부의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 경화 처리 장치(1)는, 경화가 투입되는 투입구(2)와, 투입구(2)의 아래쪽으로 경사지게 설치되고, 투입된 경화가 통과하는 경화 통로(3)와, 경화 통로(3)의 측벽에 설치된 식별 센서(4)를 구비한다. 경화 통로(3)의 측벽은 도시를 생략하고 있다.

투입구(2)로부터 투입된 경화는, 자중(自重)에 의해 경화 통로(3)를 굴러, 식별 센서(4)를 통과한다. 이로써, 이하에 설명하는 바와 같이 경화의 정위 판정 및 종별 판정이 행해진다.

도 2의 (a)는, 식별 센서(4)의 한쪽의 측면을 나타낸 측면도이며, 도 2의 (b)는, 식별 센서(4)의 다른 쪽 면을 나타낸 측면도이다. 도 2의 (c)는, 도 1의 경화 통로(3) 및 식별 센서(4)를, 경화(CO)의 통과 방향에 수직인 평면에서 절단한 단면도이다.

식별 센서(4)는, 재질 검출 센서(4a)와, 외경 검출 센서(4b)를 가진다.

재질 검출 센서(4a)는, 경화 통로(3)를 협지하여 서로 마주하는 제1 코일 L1과 제2 코일 L2를 가진다. 제1 코일 L1과 제2 코일 L2은, 원형이며 또한 평면형의 코일이다. 즉, 재질 검출 센서(4a) 내를 경화가 통과할 수 있다.

외경 검출 센서(4b)는, 제1 코일 L1을 에워싸는 링형의 제3 코일 L3와, 제2 코일 L2를 에워싸는 링형의 제4 코일 L4을 가진다. 제3 코일 L3과 제4 코일 L4은, 경화 통로(3)를 협지하여 서로 마주 본다. 즉, 외경 검출 센서(4b) 내를 경화가 통과할 수 있다.

이와 같이, 외경 검출 센서(4b)는, 재질 검출 센서(4a)를 에워싸도록 링형으로 설치되어 있다.

제1 코일 L1과 제3 코일 L3은, 제1 프린트 기판 상에 평면형으로 설치된 스파이럴 코일이다. 제2 코일 L2과 제4 코일 L4은, 제2 프린트 기판 상에 평면형으로 설치된 스파이럴 코일이다. 스파이럴 코일을 채용함으로써, 재질 검출 센서(4a)와 외경 검출 센서(4b)와의 상대(相對) 위치를 용이하고 또한 정확하게 결정할 수 있다.

도 3은, 도 1의 경화 처리 장치(1)의 정위 판정 및 종별 판정과 관련된 구성을 나타낸 블록도이다. 경화 처리 장치(1)는, 제1 발진 신호 OSC1을 발진하는 제1 발진 회로(11)와, 제2 발진 신호 OSC2를 발진하는 제2 발진 회로(12)와, 포락선 검파 회로(13, 14)와, 전환부(15)와, 경화 식별부(16)와, 기억부(메모리)(17)를 구비한다.

제1 발진 회로(11)는, 용량 소자(C1, C2)와, 증폭기(IC1)를 가진다. 용량 소자(C1)의 일단(一端)은, 제1 코일 L1의 일단과, 증폭기(IC1)의 입력 단자에 접속되어 있다. 용량 소자(C1)의 타단은, 용량 소자(C2)의 일단에 접속되는 동시에 접지되어 있다. 용량 소자(C2)의 타단은, 제2 코일 L2의 일단과, 증폭기(IC1)의 출력 단자에 접속되어 있다. 증폭기(IC1)의 입력 단자의 신호가, 제1 발진 신호 OSC1이다. 경화가 없는 경우의 제1 발진 신호 OSC1의 주파수는, 증폭기(IC1)의 입출력 단자 간에 접속되는 인덕턴스와, 용량 소자(C1, C2)의 용량값에 따라 결정된다.

제1 코일 L1의 타단은, 전환부(15)의 스위치 S1에 접속되어 있다. 제2 코일 L2의 타단은, 전환부(15)의 스위치 S2에 접속되어 있다.

제2 발진 회로(12)는, 용량 소자(C3, C4)와, 증폭기(IC2)를 가진다. 용량 소자(C3)의 일단은, 전환부(15)의 스위치 S4와, 증폭기(IC2)의 입력 단자에 접속되어 있다. 용량 소자(C3)의 타단은, 용량 소자(C4)의 일단에 접속되는 동시에 접지되어 있다. 용량 소자(C4)의 타단은, 전환부(15)의 스위치 S3와, 증폭기(IC2)의 출력 단자에 접속되어 있다. 제3 코일 L3의 타단은, 제4 코일 L4의 타단에 접속되어 있다. 증폭기(IC2)의 입력 단자의 신호가, 제2 발진 신호 OSC2이다. 경화가 없는 경우의 제2 발진 신호 OSC2의 주파수는, 증폭기(IC2)의 입출력 단자 간에 접속되는 인덕턴스와, 용량 소자(C3, C4)의 용량값에 따라 결정된다.

제1 발진 신호 OSC1은, 포락선 검파 회로(13)와 경화 식별부(16)에 공급된다. 포락선 검파 회로(13)는, 제1 발진 신호 OSC1을 포락선 검파하여, 제1 발진 신호 OSC1의 전압을 출력한다.

제2 발진 신호 OSC2는, 포락선 검파 회로(14)와 경화 식별부(16)에 공급된다. 포락선 검파 회로(14)는, 제2 발진 신호 OSC2를 포락선 검파하여, 제2 발진 신호 OSC2의 전압을 출력한다.

전환부(15)는, 스위치(S1∼S4)를 가지고, 개별 접속 상태와, 직렬 접속 상태를 전환한다. 개별 접속 상태에서는, 제1 발진 회로(11)는 재질 검출 센서(4a)에 접속되고, 제2 발진 회로(12)는 외경 검출 센서(4b)에 접속된다. 직렬 접속 상태에서는, 제1 발진 회로(11)는 직렬 접속된 재질 검출 센서(4a) 및 외경 검출 센서(4b)에 접속되고, 제2 발진 회로(12)는 재질 검출 센서(4a) 또는 외경 검출 센서(4b)에 접속되지 않는다.

경화 식별부(16)는, 예를 들면, AD 변환기 및 CPU(Central Processing Unit) 등을 포함하고, 제1 발진 신호 OSC1 및 제2 발진 신호 OSC2의 주파수를 검출한다. 또한, 경화 식별부(16)는, 전환부(15)를 제어한다.

기억부(17)는, 예를 들면, RAM(Random Access Memory)이나 불휘발성 메모리 등을 포함하고, 경화 식별부(16)로부터 공급된 제1 발진 신호 OSC1의 전압 및 주파수와, 제2 발진 신호 OSC2의 전압 및 주파수를 기억한다.

경화 식별부(16)는, 기억부(17)에 기억된 값을 사용하여, 제1 발진 신호 OSC1과 제2 발진 신호 OSC2에 기초하여 경화의 특징량(외경 및 재질)을 검출하고, 검출된 특징량에 기초하여 경화를 식별한다. 구체적인 처리는 후술한다.

도 4는, 개별 접속 상태에서의 전환부(15)의 접속을 나타낸 회로도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 개별 접속 상태에서는, 스위치(S1, S2)는, 제1 코일 L1의 타단과 제2 코일 L2의 타단을 접속한다. 스위치 S3는, 제3 코일 L3의 일단과 증폭기(IC2)의 출력 단자를 접속한다. 스위치 S4는, 제4 코일 L4의 일단과 증폭기(IC2)의 입력 단자를 접속한다. 이로써, 증폭기(IC1)의 입출력 단자 간에는 제1 코일 L1과 제2 코일 L2가 직렬 접속되고, 증폭기(IC2)의 입출력 단자 간에는 제3 코일 L3과 제4 코일 L4이 직렬 접속된다.

이와 같이, 제1 발진 회로(11)는, 개별 접속 상태에 있어서, 재질 검출 센서(4a)에 접속되어 제1 발진 신호 OSC1을 발진한다. 제2 발진 회로(12)는, 개별 접속 상태에 있어서, 외경 검출 센서(4b)에 접속되어 제2 발진 신호 OSC2를 발진한다.

도 5는, 직렬 접속 상태에서의 전환부(15)의 접속을 나타낸 회로도이다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 직렬 접속 상태에서는, 스위치(S1, S3)는, 제1 코일 L1의 타단과 제3 코일 L3의 일단을 접속한다. 스위치(S2, S4)는, 제2 코일 L2의 타단과 제4 코일 L4의 일단을 접속한다. 이로써, 증폭기(IC1)의 입출력 단자 간에는, 제1 코일 L1, 제3 코일 L3, 제4 코일 L4, 및 제2 코일 L2가 직렬 접속된다.

이와 같이, 제1 발진 회로(11)는, 직렬 접속 상태에 있어서, 직렬 접속된 재질 검출 센서(4a) 및 외경 검출 센서(4b)에 접속되어 제1 발진 신호 OSC1을 발진한다.

다음에, 경화가 식별 센서(4)를 통과할 때의 각 센서의 주파수와 전압의 일례에 대하여 설명한다.

[개별 접속 상태의 외경 검출 센서(4b)]

도 6의 (a)는, 바이메탈 경화(BCO)와 식별 센서(4)와의 위치 관계를 나타낸 도면이며, 도 6의 (b)는, 도 6의 (a)에 대응하는 외경 검출 센서(4b)의 주파수와 전압의 시간 변화를 나타낸 도면이다. 외경 검출 센서(4b)의 주파수와 전압은, 개별 접속 상태에서의 제2 발진 신호 OSC2의 주파수와 전압을 나타낸다.

도 6의 (c)는, 바이메탈 경화 이외의 경화(CO)와 식별 센서(4)와의 위치 관계를 나타낸 도면이며, 도 6의 (d)는, 도 6의 (c)에 대응하는 외경 검출 센서(4b)의 주파수와 전압의 시간 변화를 나타낸 도면이다.

도 6의 (a)에 나타낸 바와 같이, 바이메탈 경화(BCO)가 포인트(P1)에 위치할 때, 바이메탈 경화(BCO)는 외경 검출 센서(4b)에 도달하고 있지 않다. 따라서, 도 6의 (b)에 나타낸 바와 같이, 외경 검출 센서(4b)의 주파수와 전압은, 경화가 투입되어 있지 않은 대기 상태와 대략 같은 값이다.

다음의 포인트(P2)에서는, 바이메탈 경화(BCO)의 단부(端部)는, 외경 검출 센서(4b)의 단부에 도달한다. 따라서, 외경 검출 센서(4b)의 주파수와 전압은, 대기 상태의 값보다 저하하기 시작한다.

다음의 포인트(P3)에서는, 바이메탈 경화(BCO)는, 외경 검출 센서(4b)의 전체에 중첩된다. 이 때의 외경 검출 센서(4b)의 주파수와 전압은, 최소값으로 된다.

이 후, 바이메탈 경화(BCO)와 외경 검출 센서(4b)가 중첩되는 면적은 감소하여 가고, 이에 따라 외경 검출 센서(4b)의 주파수와 전압은 대기 상태의 값으로 증가하여 간다.

도 6의 (c), (d)에 나타낸 바와 같이, 바이메탈 경화 이외의 경화(CO)가 포인트(P1a, P2a, P3a)의 각각에 위치할 때, 외경 검출 센서(4b)의 주파수와 전압은 바이메탈 경화(BCO)의 경우와 동일한 변화를 나타낸다.

[개별 접속 상태의 재질 검출 센서(4a)]

도 7의 (a)는, 바이메탈 경화(BCO)와 식별 센서(4)와의 위치 관계를 나타낸 도면이며, 도 7의 (b)는, 도 7의 (a)에 대응하는 재질 검출 센서(4a)의 주파수와 전압의 시간 변화를 나타낸 도면이다. 재질 검출 센서(4a)의 주파수와 전압은, 개별 접속 상태에서의 제1 발진 신호 OSC1의 주파수와 전압을 나타낸다.

도 7의 (c)는, 바이메탈 경화 이외의 경화(CO)와 식별 센서(4)와의 위치 관계를 나타낸 도면이며, 도 7의 (d)는, 도 7의 (c)에 대응하는 재질 검출 센서(4a)의 주파수와 전압의 시간 변화를 나타낸 도면이다.

도 7의 (a)에 나타낸 바와 같이, 바이메탈 경화(BCO)가 포인트(P1)에 위치할 때, 바이메탈 경화(BCO)는 재질 검출 센서(4a)에 도달하고 있지 않다. 따라서, 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 재질 검출 센서(4a)의 주파수와 전압은, 대기 상태와 대략 같은 값이다.

다음의 포인트(P2)에서는, 바이메탈 경화(BCO)의 링부(BCO1)는 재질 검출 센서(4a)의 단부에 도달한다. 이로써, 대기 상태의 값과 비교하여, 재질 검출 센서(4a)의 주파수는 변화되고, 전압은 저하된다.

다음의 포인트(P3)에서는, 바이메탈 경화(BCO)의 코어부(BCO2)는, 재질 검출 센서(4a)의 단부에 도달한다. 이로써, 재질 검출 센서(4a)의 주파수는 포인트(P2)의 값으로부터 변화되고, 전압은 포인트(P2)의 값으로부터 상승한 후에 저하된다. 즉, 전압 파형(波形)은 포인트(P3)의 부근에 피크[요철(凹凸)](20)를 가진다.

그 이유는, 바이메탈 경화(BCO)는 코어부(BCO2)와 링부(BCO1)에서 재질이 상이하므로, 링부(BCO1)가 재질 검출 센서(4a)에 도달한 경우와 코어부(BCO2)가 재질 검출 센서(4a)에 도달한 경우에 있어서, 전자계가 영향을 받는 정도가 상이하기 때문이다.

다음의 포인트(P4)에서는, 재질 검출 센서(4a)의 전체가 바이메탈 경화(BCO)의 코어부(BCO2)에 중첩된다. 포인트(P4)의 전후에서는 바이메탈 경화(BCO)와 재질 검출 센서(4a)가 중첩되는 면적은 대략 일정하다. 범위에서는, 재질 검출 센서(4a)의 주파수와 전압은 대략 일정하다.

이 후, 바이메탈 경화(BCO)와 재질 검출 센서(4a)가 중첩되는 면적이 감소하면, 면적의 감소에 따라 재질 검출 센서(4a)의 주파수와 전압은 대기 상태의 값으로 증가하여 간다. 이 때도, 전압 파형은 피크를 가진다.

한편, 바이메탈 경화 이외의 경화(CO)가 포인트(P2a)에 도달하면, 경화(CO)의 단부는, 재질 검출 센서(4a)의 단부에 도달한다. 이로써, 대기 상태의 값과 비교하여, 재질 검출 센서(4a)의 주파수는 변화되어, 전압은 저하된다.

다음의 포인트 P3a에서는, 재질 검출 센서(4a)에 중첩되는 경화(CO)의 면적이 증가한다. 이로써, 재질 검출 센서(4a)의 주파수는 포인트(P2a)의 값으로부터 변화되어, 전압은 포인트(P2a)의 값보다 저하된다.

이 후, 포인트(P4a)의 전후의 경화(CO)와 재질 검출 센서(4a)가 중첩되는 면적이 대략 일정한 범위에서는, 재질 검출 센서(4a)의 주파수와 전압은 대략 일정하다.

이 후, 경화(CO)와 재질 검출 센서(4a)가 중첩되는 면적이 감소하면, 면적의 감소에 따라 재질 검출 센서(4a)의 주파수와 전압은 대기 상태의 값으로 증가하여 간다.

이와 같이, 바이메탈 경화 이외의 경화(CO)에서는, 재질이 1종류이므로, 재질 검출 센서(4a)의 전압 파형은 피크를 가지지 않는다.

[직렬 접속 상태]

도 8의 (a)는, 바이메탈 경화(BCO)와 식별 센서(4)와의 위치 관계를 나타낸 도면이며, 도 8의 (b)는, 도 8의 (a)에 대응하는 외경·재질 검출 센서의 주파수와 전압의 시간 변화를 나타낸 도면이다. 외경·재질 검출 센서는, 직렬 접속된 외경 검출 센서(4b) 및 재질 검출 센서(4a)를 나타낸다. 외경·재질 검출 센서의 주파수와 전압은, 직렬 접속 상태에서의 제1 발진 신호 OSC1의 주파수와 전압을 나타낸다.

도 8의 (c)는, 바이메탈 경화 이외의 경화(CO)와 식별 센서(4)와의 위치 관계를 나타낸 도면이며, 도 8의 (d)는, 도 8의 (c)에 대응하는 외경·재질 검출 센서의 주파수와 전압의 시간 변화를 나타낸 도면이다.

도 8의 (a)에 나타낸 바와 같이, 바이메탈 경화(BCO)가 포인트(P1)에 위치할 때, 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 외경·재질 검출 센서의 주파수와 전압은, 경화가 투입되어 있지 않은 대기 상태와 대략 같은 값이다.

다음의 포인트(P2)에서는, 바이메탈 경화(BCO)의 단부는, 외경 검출 센서(4b)의 단부에 도달한다. 따라서, 외경·재질 검출 센서의 주파수와 전압은, 대기 상태의 값보다 저하된다.

다음의 포인트(P3)에서는, 바이메탈 경화(BCO)의 코어부(BCO2)는, 재질 검출 센서(4a)의 단부에 도달한다. 이로써, 외경·재질 검출 센서의 주파수와 전압은, 포인트(P2)의 값보다 저하된다.

다음의 포인트(P4)에서는, 재질 검출 센서(4a)의 전체가 바이메탈 경화(BCO)의 코어부(BCO2)에 중첩된다. 이 때의 외경 검출 센서(4b)의 주파수와 전압은, 최소값으로 된다.

이 후, 바이메탈 경화(BCO)와 외경·재질 검출 센서가 중첩되는 면적은 감소하여 가고, 이에 따라 외경·재질 검출 센서의 주파수와 전압은 대기 상태의 값으로 증가하여 간다.

도 8의 (c), (d)에 나타낸 바와 같이, 바이메탈 경화 이외의 경화(CO)의 위치가 포인트 P1a로부터 P2a, P3a로 변화하면, 외경·재질 검출 센서의 주파수는 변화되고, 전압은 저하되어 간다. 포인트 P3a와 P4a에서는, 경화(CO)와 외경·재질 검출 센서가 중첩되는 면적은 일정하므로, 외경·재질 검출 센서의 주파수와 전압은 일정하다.

다음에, 도 9, 도 10을 참조하여, 정위 판정 및 종별 판정 처리를 설명한다.

도 9는, 경화 처리 장치(1)의 정위 판정 및 종별 판정 처리를 나타낸 플로우차트이다. 도 9의 처리는, 경화 식별부(16)의 제어에 의해 행해진다. 도 10은, 데이터 수집 기간을 나타낸 도면이며, 전술한 도 6의 (b), (d)에 대응한다.

먼저, 전원 투입 후 등에, 개별 접속 상태로 설정한다(스텝 S1).

다음에, 외경 검출 센서(4b)의 전압(도 10의 대기 전압 Vs)을 기억부(17)에 저장한다(스텝 S2).

다음에, 외경 검출 센서(4b)의 전압을 측정한다(스텝 S3).

다음에, 외경 검출 센서(4b)의 전압이 대기 전압 Vs의 80%로 변화되어 있지 않은 경우(스텝 S4; No), 경화가 외경 검출 센서(4b)의 가까이에 도달하고 있지 않으므로, 스텝 S3의 처리로 돌아온다.

외경 검출 센서(4b)의 전압이 대기 전압 Vs의 80%로 변화된 경우(스텝 S4; Yes, 도 10의 시각 t1), 경화가 외경 검출 센서(4b)의 가까이에 도달하고 있으므로, 외경 검출 센서(4b)의 전압과 주파수를 기억부(17)에 저장한다(스텝 S5). 이 시각 t1이 데이터 수집 개시 포인트로 된다.

다음에, 재질 검출 센서(4a)의 전압과 주파수를 기억부(17)에 저장한다(스텝 S6).

다음에, 직렬 접속 상태로 전환한다(스텝 S7).

다음에, 외경·재질 검출 센서의 전압과 주파수를 기억부(17)에 저장한다(스텝 S8).

다음에, 개별 접속 상태로 전환한다(스텝 S9).

다음에, 외경 검출 센서(4b)의 전압이 대기 전압 Vs의 85%로 돌아와 있지 않은 경우(스텝 S10;No), 스텝 S5의 처리로 돌아온다. 이와 같이, 전환부(15)는, 개별 접속 상태와 직렬 접속 상태를 교호적(交互的)으로 전환한다.

외경 검출 센서(4b)의 전압이 대기 전압 Vs의 85%로 돌아온 경우(스텝 S10; Yes, 도 7의 시각 t2), 기억부(17)에 기억되어 있는 재질 검출 센서(4a)의 전압 파형으로부터, 경화가 바이메탈 경화인지의 여부 판정한다(스텝 S11). 즉, 도 7의 시각 t2가 데이터 수집 종료 포인트로 되고, 시각 t1으로부터 t2의 사이가 데이터 수집 기간으로 된다.

본 실시형태에서는, 일례로서, 경화 식별부(16)는, 경화가 제1 코일 L1과 제2 코일 L2과의 사이[재질 검출 센서(4a)]를 통과 중인 개별 접속 상태의 제1 발진 신호 OSC1의 전압에 따라 경화가 바이메탈 경화인지의 여부 판정하고, 개별 접속 상태의 제2 발진 신호 OSC2와, 직렬 접속 상태의 제1 발진 신호 OSC1 중 어느 하나를 선택한다. 즉, 전술한 재질 검출 센서(4a)의 전압 파형의 차이[도 7의 (b), (d)]를 이용하여, 경화가 바이메탈 경화인지의 여부 판정한다.

구체적으로는, 경화 식별부(16)는, 경화가 제1 코일 L1과 제2 코일 L2과의 사이를 통과 중인 미리 정해진 판정 기간에 있어서 제1 발진 신호 OSC1의 전압 파형에 피크를 가질 때, 바이메탈 경화인 것으로 판정하고, 개별 접속 상태의 제2 발진 신호 OSC2를 선택한다.

또한, 경화 식별부(16)는, 상기 판정 기간에 있어서 제1 발진 신호 OSC1의 전압 파형에 피크를 가지지 않을 때, 바이메탈 경화 이외의 경화인 것으로 판정하고, 직렬 접속 상태의 제1 발진 신호 OSC1을 선택한다.

판정 기간은, 예를 들면, 도 7의 (b)의 포인트(P1)로부터 포인트(P3)의 기간, 및 이에 대응하는 도 7의 (d)의 기간이다.

바이메탈 경화인 경우(스텝 S11; Yes), 기억부(17)에 기억되어 있는 외경 검출 센서(4b)의 주파수(선택된 제2 발진 신호 OSC2)를 사용하여 외경을 검출하고, 외경에 기초하여 경화를 식별한다(스텝 S12). 예를 들면, 주파수의 최소값과 주파수 판별 임계값을 비교하고, 비교 결과에 따라 외경을 검출해도 된다.

다음에, 기억부(17)에 기억되어 있는 외경 검출 센서(4b)의 전압과, 재질 검출 센서(4a)의 주파수 및 전압과, 외경·재질 검출 센서의 전압을 이용하여 재질을 검출하고, 재질에 기초하여 경화를 식별한다(스텝 S13). 예를 들면, 전압의 최소값과 전압 판별 임계값을 비교하고, 주파수의 최소값과 주파수 판별 임계값을 비교하고, 이들 비교 결과에 따라 재질을 검출해도 된다. 전압 판별 임계값과 주파수 판별 임계값은, 기억부(17)에 미리 기억되어 있다.

그리고, 스텝 S13에서, 외경 검출 센서(4b)의 전압과, 재질 검출 센서(4a)의 주파수와, 재질 검출 센서(4a)의 전압과, 외경·재질 검출 센서의 전압 중 적어도 어느 하나를 사용하여 재질을 검출해도 된다.

한편, 바이메탈 경화가 아닐 경우(스텝 S11; No), 기억부(17)에 기억되어 있는 외경·재질 검출 센서의 주파수(선택된 제1 발진 신호 OSC1)를 사용하여 외경을 검출하고, 외경에 기초하여 경화를 식별한다(스텝 S14). 예를 들면, 주파수의 최소값과 판별 임계값을 비교하고, 비교 결과에 따라 외경을 검출해도 된다.

다음에, 기억부(17)에 기억되어 있는 외경 검출 센서(4b)의 전압과, 재질 검출 센서(4a)의 주파수 및 전압과, 외경·재질 검출 센서의 전압을 이용하여 재질을 검출하고, 재질에 기초하여 경화를 식별한다(스텝 S15). 예를 들면, 전압의 최소값과 전압 판별 임계값을 비교하고, 주파수의 최소값과 주파수 판별 임계값을 비교하고, 이들 비교 결과에 따라 재질을 검출해도 된다.

그리고, 스텝 S15에서, 외경 검출 센서(4b)의 전압과, 재질 검출 센서(4a)의 주파수와, 재질 검출 센서(4a)의 전압과, 외경·재질 검출 센서의 전압 중 적어도 어느 하나를 사용하여 재질을 검출해도 된다.

이와 같이, 경화 식별부(16)는, 개별 접속 상태의 제2 발진 신호 OSC2, 또는 직렬 접속 상태의 제1 발진 신호 OSC1을 사용하여 경화의 외경을 검출한다.

또한, 경화 식별부(16)는, 개별 접속 상태의 제1 발진 신호 OSC1과, 개별 접속 상태의 제2 발진 신호 OSC2와, 직렬 접속 상태의 제1 발진 신호 OSC1 중 적어도 어느 하나를 사용하여 경화의 재질을 검출한다.

도 11은, 일 실시형태에 관한 바이메탈 경화 이외의 경화의 외경과 직렬 접속 상태에 있어서 경화 식별부(16)에 의해 검출되는 주파수와의 관계를 나타낸 도면이다. 직렬 접속 상태에서는 외경에 의하지 않고 경화의 전체에 전자계가 미치기 때문에, 도 11에 나타낸 바와 같이, 외경의 크기에 비례하여 경화 식별부(16)에 의해 검출되는 주파수가 낮아진다. 따라서, 소형의 경화라도 고정밀도로 외경을 검출할 수 있다.

도 12는, 일 실시형태에 관한 클래드 구조의 경화의 주파수와 전압과의 관계를 나타낸 도면이다. 개별 접속 상태에서의 재질 검출 센서(4a)의 주파수를 Forg로 하고, 직렬 접속 상태에서의 주파수를 Flow로 한다. 직렬 접속 상태의 인덕턴스는, 재질 검출 센서(4a)의 인덕턴스보다 커지므로, 경화가 존재하고 있지 않은 상태에서는, 주파수 Flow는 주파수 Forg보다 낮다.

이와 같이, 2개의 주파수 Forg, Flow를 사용함으로써, 2개의 표피 깊이로 재질을 검출할 수 있다. 따라서, 바이메탈 경화 이외의 다층재로 구성되는 도금 경화 또는 클래드 경화 등의 경화에 대하여, 층마다 재질을 검출할 수 있다. 따라서, 재질의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

도 12의 예에서는, 심재(芯材)와, 심재를 덮는 표층재를 가지는 클래드 구조의 테스트 경화의 재질을 검출하고 있다. 주파수 Forg의 경우에는, 전자계는 주로 표층재의 영향을 받으므로, 표층재를 검출할 수 있다. 주파수 Flow의 경우에는, 전자계는 주로 심재의 영향을 받으므로, 심재를 검출할 수 있다. 이 예에서는, 경화의 영향에 의해 주파수 Flow는 주파수 Forg와 대략 같게 되어 있다.

도시한 바와 같이, 개별 접속 상태의 주파수 Forg의 경우에는 전압이 높아지고, 직렬 접속 상태의 주파수 Flow의 경우에는 전압이 낮아진다. 이와 같이, 2개의 접속 상태에 있어서 서로 다른 전압을 얻을 수 있으므로, 경화는 서로 다른 재질의 심재와 표층재를 가지는 것을 검출할 수 있다.

도시는 생략하지만, 전술한 바와 같이 외경 검출 센서(4b)의 전압과, 재질 검출 센서(4a)의 주파수 및 전압과, 외경·재질 검출 센서의 전압을 이용함으로써, 3개의 주파수에 의해 다층재의 층마다 재질을 더욱 고정밀도로 검출할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 재질 검출 센서(4a)와, 재질 검출 센서(4a)를 에워싸는 링형의 외경 검출 센서(4b)를 설치하고, 검사 대상의 경화가 통과할 때 재질 검출 센서(4a)의 전압 파형이 피크를 가지는지의 여부로, 경화가 바이메탈 경화인지의 여부 판정하고 있다.

그리고, 바이메탈 경화 이외의 경화인 것으로 판정된 경우, 재질 검출 센서(4a)와 외경 검출 센서(4b)가 직렬 접속된 외경·재질 검출 센서의 주파수를 사용하여 외경을 검출하도록 하고 있다. 이로써, 작은 외경의 경화라도, 재질 검출 센서(4a)와 외경 검출 센서(4b)로부터 경화의 전체면에 전자계가 미치게 된다. 따라서, 외경에 의하지 않고 외경과 주파수가 비례하므로, 고정밀도로 외경을 검출할 수 있다.

한편, 바이메탈 경화인 것으로 판정된 경우, 링형의 외경 검출 센서(4b)의 주파수를 사용하여 외경을 검출하므로, 바이메탈 경화의 외주의 링부를 반영하여, 외경을 고정밀도로 검출할 수 있다.

따라서, 복수 종류의 경화의 외경의 검출 정밀도를 향상시킬 수 있다.

또한, 경화의 종류에 의하지 않고, 외경 검출 센서(4b)의 전압과, 재질 검출 센서(4a)의 주파수 및 전압과, 외경·재질 검출 센서의 전압을 이용하여 재질을 검출하도록 하고 있다.

이로써, 3종류의 주파수를 사용할 수 있으므로, 얻어지는 정보가 증가한다. 즉, 주파수에 따라 전자계의 도달하는 깊이가 상이하므로, 다층재로 구성되는 클래드 경화 또는 도금 경화의 경우라도, 주파수에 따라 표면의 재질과 내부의 재질을 구별하여 검출할 수 있다.

따라서, 복수 종류의 경화의 재질의 검출 정밀도도 향상시킬 수 있다.

그리고, 제1 코일 L1으로부터 제4 코일 L4는, 페라이트(ferrite)재 등의 코어에 도선(導線)을 권취하여 형성된 것이라도 된다.

또한, 개별 접속 상태와 직렬 접속 상태를 교호적으로 전환하여 전압 및 주파수를 기억해 두고, 데이터 수집 기간이 종료한 후에 바이메탈 경화인지의 여부 판정하는 일례에 대하여 설명하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 7의 (b)의 포인트(P3)와 대략 같은 타이밍에 의해 바이메탈 경화인지의 여부 판정하고, 그 후, 판정 결과에 따라 개별 접속 상태와 직렬 접속 상태 중 어느 한쪽에 고정하여, 얻어진 전압이나 주파수를 사용하여 외경 및 재질을 판정해도 된다.

이상, 본 발명의 몇 가지의 실시형태를 설명하였으나, 이들 실시형태는, 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도하고 있지 않다. 이들 실시형태는, 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 각종 생략, 치환하여, 변경을 행할 수 있다. 이들 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함되면 마찬가지로, 특허 청구의 범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함되는 것이다.

1: 경화 처리 장치
2: 투입구
3: 경화 통로
4: 식별 센서
4a: 재질 검출 센서
4b: 외경 검출 센서
L1: 제1 코일
L2: 제2 코일
L3: 제3 코일
L4: 제4 코일
11: 제1 발진회로
12: 제2 발진회로
13, 14: 포락선 검파 회로
15: 전환부
16: 경화 식별부
17: 기억부

Claims

투입된 경화(coin)가 통과하는 경화 통로;
상기 경화 통로를 협지(sandwich)하여 서로 마주하는 제1 코일과 제2 코일을 구비하는 재질 검출 센서;
상기 제1 코일을 에워싸는 링형(ring shape)의 제3 코일과, 상기 제2 코일을 에워싸는 링형의 제4 코일을 구비하고, 상기 제3 코일과 상기 제4 코일은 상기 경화 통로를 협지하여 서로 마주하는, 외경(外徑) 검출 센서;
개별 접속 상태에 있어서, 상기 재질 검출 센서에 접속되어 제1 발진(發振) 신호를 발진하고, 직렬 접속 상태에 있어서, 직렬 접속된 상기 재질 검출 센서 및 상기 외경 검출 센서에 접속되어 상기 제1 발진 신호를 발진하는 제1 발진 회로;
상기 개별 접속 상태에 있어서, 상기 외경 검출 센서에 접속되어 제2 발진 신호를 발진하는 제2 발진 회로;
상기 개별 접속 상태와 상기 직렬 접속 상태를 전환하는 전환부; 및
상기 개별 접속 상태의 상기 제2 발진 신호, 또는 상기 직렬 접속 상태의 상기 제1 발진 신호를 사용하여 상기 경화의 외경을 검출하고, 상기 외경에 기초하여 상기 경화를 식별하는 경화 식별부;
를 포함하는 경화 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 경화 식별부는, 상기 경화가 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 사이를 통과 중인 상기 개별 접속 상태의 상기 제1 발진 신호에 따라, 상기 개별 접속 상태의 상기 제2 발진 신호와, 상기 직렬 접속 상태의 상기 제1 발진 신호 중 어느 하나를 선택하고, 선택된 상기 제1 발진 신호 또는 상기 제2 발진 신호를 사용하여, 상기 경화의 상기 외경을 검출하는, 경화 처리 장치.
제2항에 있어서,
상기 경화 식별부는, 상기 경화가 상기 제1 코일과 상기 제2 코일 사이를 통과 중인 미리 정해진 판정 기간에 있어서 상기 제1 발진 신호의 전압 파형에 피크를 가질 때, 상기 개별 접속 상태의 상기 제2 발진 신호를 선택하고, 상기 판정 기간에 있어서 상기 제1 발진 신호의 전압 파형에 피크를 가지지 않을 때, 상기 직렬 접속 상태의 상기 제1 발진 신호를 선택하는, 경화 처리 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 경화 식별부는, 상기 개별 접속 상태의 상기 제1 발진 신호를 사용하여 상기 경화의 재질을 검출하고, 상기 재질 및 상기 외경에 기초하여 상기 경화를 식별하는, 경화 처리 장치.
제4항에 있어서,
상기 경화 식별부는, 상기 개별 접속 상태의 상기 제1 발진 신호와, 상기 직렬 접속 상태의 상기 제1 발진 신호를 사용하여 상기 경화의 상기 재질을 검출하는, 경화 처리 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 발진 신호의 전압 및 주파수와, 상기 제2 발진 신호의 전압 및 주파수를 기억하는 기억부를 구비하고,
상기 전환부는, 상기 개별 접속 상태와 상기 직렬 접속 상태를 교호적(交互的)으로 전환하고,
상기 경화 식별부는, 상기 기억부에 기억된 값을 사용하여 상기 경화를 식별하는, 경화 처리 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1 코일과 상기 제3 코일은, 제1 기판 상에 평면형으로 설치된 스파이럴 코일이며,
상기 제2 코일과 상기 제4 코일은, 제2 기판 상에 평면형으로 설치된 스파이럴 코일인, 경화 처리 장치.