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1. (JPH09504128 )
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【発明の詳細な説明】
硬貨の排出を制御した硬貨の取扱い装置 関連出願の相互参照
本出願は、「硬貨取扱い装置(Coin Handling System)」という名称で1992年9月25日付けで出願された米国特許出願第07/951,731号の一部継続出願である一方、該米国特許出願は、「自動バッグ切換え又は停止機構を備える硬貨選別装置(Coin Sorter with Automatic Bag-Switching or Stopping)」という名称で、1992年8月21日付けで出願された共同米国特許出願第07/904,161号の一部継続出願であり、更に、該米国特許出願は、「自動バッグ切換え又は停止機能を備える硬貨選別装置(Coin Sorter With Automatic Bag-Switching Or Stopping)」という名称で、1990年5月14日付けで出願された米国特許出願第07/524,134号(現在、米国特許第5,141,443号として成立)の一部継続出願である。 発明の分野
本発明は、全体として、硬貨取扱い装置、より具体的には、静止型硬貨操作ヘッドの下方で回転する弾性的なディスクを使用する型式の硬貨取扱い装置に関するものである。 発明の背景
良好に機能する硬貨取扱い装置には、典型的に少なくとも3つのファクタがある。これらのファクタには、硬貨を選別する過程中の硬貨の金種を識別する精度、硬貨を選別する速度及び計数(カウント)及び袋詰めの目的にて、選別した硬貨の排出を制御する機能が含まれる。硬貨の取扱い装置の改善に努める設計者にとって、こうしたファクタの質を改善することは、常に課題となる。残念なことに、これらファクタの何れか一つを改善すれば、一般に、他のファクタの一つの質が劣る結果となる。
例えば、硬貨を選別する速度を増すことは、選別された硬貨の排出を制御する質に関して不利に作用する。典型的には、硬貨を選別する速度を改善するためには、静止型ヘッドの下方で回転するディスクの回転速度を速くする必要があり、一方、選別された硬貨の排出を制御するためには、高速での機械的な反作用(例えば、排出経路の妨害作用の利用)及び/又は回転するディスクの回転を急激に遅くし又は停止させることが必要となる。硬貨の選別速度が速くなれば、機械的な反作用の利用および/又は回転するディスクの回転を適宜に停止させることは遥かに困難となる。
硬貨の選別過程中に硬貨の金種を識別する精度を改善するためには、典型的には、静止型硬貨操作ヘッドの細工を完全に変更する必要があるが、これは、労働集約的で且つコストが掛かる。更に、こうした静止型ヘッドの各々は、殆どの商業的適用例に許容可能な程度の正確な硬貨選別技術を提供し、静止型ヘッドの設計変更に伴うコストの掛かる投資によって得られる精度の改善は僅かである。
従って、硬貨を選別する速度及び選別された硬貨排出を制御する機能の双方を向上させると同時に、硬貨の選別過程中に硬貨の金種を識別する精度を保つ改良に係る硬貨選別装置が課題とされている。 発明の概要
本発明は、略公知のディスク型の静止型ヘッドの設計を使用し、また、ディスク上における硬貨の位置に従って関連する回転ディスクを制御することにより、改良に係る硬貨の選別装置及び技術を提供するものである。このディスクの制御方法は、硬貨の選別速度、及び選別した硬貨の排出を制御する機能を著しく改善する。公知のディスク型の静止型ヘッドの設計を利用するから、硬貨を選別する過程における硬貨の金種を選別する精度が保たれる。
本発明は、所定の金種の所定の数の硬貨が排出された後に、初めて硬貨の排出を停止させ、このため、その金種の硬貨が余分に排出されないようにした、改良に係る硬貨取扱い装置を提供するものである。また、本発明は、所定の数以上に排出された硬貨を回収することを不要にした、改良に係る硬貨取扱い装置を提供するものである。
本発明のもう一つの利点は、選別された硬貨の排出を略瞬間的に中断させる機能を提供する一方で、従来、不可能であったような速度で硬貨が選別されることを可能にする硬貨の取扱い装置を提供する点である。
本発明のもう一つの利点は、経済的に製造される、改良に係る硬貨取扱い装置を提供する点である。
上記の利点に従って、本発明の一つの実施例は、硬貨を受け取り且つ硬貨に回転動作を付与する、弾性面を有する回転可能なディスクと、該ディスクを駆動する駆動モータと、該回転ディスクの弾性面から僅かに離間され且つ該弾性面に対して略平行な外形面を有する静止型の硬貨操作ヘッドとを備える硬貨取扱い装置である。操作された硬貨は、ディスク及び/又は静止型ヘッドの外周における一又は複数の出口にてディスクから排出され、硬貨は、その出口の上流に配置された感知ステーションにて計数及び/又は制御目的のために感知される。感知された硬貨が感知ステーションの下流で動く状態は、回転するディスクの角度変位方向への動きを監視することにより監視され、硬貨の移動方向に向けて感知ステーションの下流の所定の位置まで感知された硬貨が移動したときを判断する。
本発明の装置は、所定の数の硬貨が排出されたときに、硬貨の排出を自動的に停止する機能を制御して、望ましくない余分な硬貨の排出を防止するため、硬貨選別装置又は硬貨装填装置内で(例えば、包装機械に硬貨を装填するため)使用することが出来る。
本発明のもう一つの実施例は、選別装置内の硬貨混合体の種類に対応して選別装置を作動させ得るよう制御装置をプログラム化することを含む。ユーザが選択した複数の異なる作動モードの一つに応答して、制御装置は、各硬貨の金種の比率に関して学習するため、硬貨を標本抽出する。例えば、制御装置が装置内に過剰な数の無効な硬貨があることを検出したならば、選別速度を遅くして、その選別精度を高める。制御装置が特定の金種の硬貨の比率が高いことを検出したならば、制御装置は、通常に近い硬貨の混合割合が検出される迄、この特定の金種に対する選別速度を速くする。
本発明の上記の概要は、本発明の各実施例、又は各特徴を明らかにすることを目的とするものである。これは、以下の詳細な説明の目的である。 図面の簡単な説明
本発明のその他の目的及び利点は、以下の詳細な説明及び添付図面を参照することにより、明らかになるであろう。添付図面において、
図1は、内部構造体を示すために一部切欠いた、本発明を具体化する硬貨の計数及び選別装置の斜視図、
図2は、図1の装置における選別ヘッド又は案内板の拡大底面図、
図3は、図2の略線3−3に沿った拡大断面図、
図4は、図2の略線4−4に沿った拡大断面図、
図5は、図2の略線5−5に沿った拡大断面図、
図6は、図2の略線6−6に沿った拡大断面図、
図7は、図2の略線7−7に沿った拡大断面図、
図8は、図2の略線8−8に沿った拡大断面図、
図9は、図2の略線9−9に沿った拡大断面図、
図10は、図2の略線10−10に沿った拡大断面図、
図11は、図2の略線11−11に沿った拡大断面図、
図12は、図2の略線12−12に沿った拡大断面図、
図13は、図2の略線13−13に沿った拡大断面図、
図14は、通路内の可動要素がその退却位置にある、出口通路内の硬貨を示す、図2の略線14−14に沿った拡大断面図、
図15は、可動要素が、その前進位置にあるときの図14と同一の断面図、
図16は、図1の装置内の回転ディスクの好適な駆動装置の拡大斜視図、
図17は、6つの硬貨排出及び袋詰めステーションの2つを示し、また、該ステーションに含まれる構成要素の一部を示す、図1の硬貨選別装置の一部分の斜視図、
図18は、硬貨排出及び袋詰めステーションの1つの更に詳細を示す、図17の略線18−18に沿った拡大断面図、
図19は、図1乃至図18の硬貨計数及び選別装置に使用されるマイクロプロセッサ利用の制御システムのブロック図、
図20A及び図20Bは、共に、図19の制御システムに含まれるマイクロプロセッサの作動を制御するプログラムの一部分のフローチャート、
図21は、図2の選別ヘッドの変更実施例の部分断面図、
図22は、図21の略22−22に沿った拡大断面図、
図23は、図21の略23−23に沿った拡大断面図、
図24は、本発明を具体化する、図1の硬貨計数及び選別装置に使用される別の変更実施例の選別ヘッドの底面図、
図25は、図24の略25−25に沿った拡大断面図、
図26は、図24及び図25に示した硬貨に代えて、より大径の硬貨がある図25と同一の断面図、
図27は、図24の略線27−27に沿った拡大断面図、
図28は、図24及び図27に示した硬貨に代えて、より小径の硬貨がある図27と同一の断面図、
図29は、図24の本発明を具体化する、図1の硬貨計数及び選別装置に使用される別の変更実施例による選別ヘッドの底面図、
図30は、図29の右側上方部分の拡大図、
図31は、図30の略線31−31に沿った断面図、
図32は、図29の変更実施例の選別ヘッドの硬貨計数領域の部分底面図、
図33は、図32の略線33−33に沿った断面図、
図34は、図29の更に別の変更実施例の選別ヘッドの硬貨計数領域の部分底面図、
図35は、図34の略線35−35に沿った断面図、
図36は、図24の選別ヘッドの更に別の変更実施例の硬貨計数領域の部分底面図、
図37は、図36に示した計数領域の作用を示すタイミング図、
図38は、本発明を具体化する、図1の硬貨計数及び選別装置に使用される更に別の変更実施例による選別ヘッドの底面図、
図39は、図38の略線39−39に沿った断面図、
図40は、図38の略線40−40に沿った断面図、
図41は、図38に示した選別ヘッドの一部分の拡大平面図、
図42は、図41の略線42−42に沿った断面図、
図43は、図41の略線43−43に沿った断面図、
図44a、図44bは、図38の変更実施例の選別ヘッドに使用される硬貨選別装置内のディスク駆動モータ及びブレーキを制御するマイクロプロセッサ・プログラムのフローチャート、
図45a、図45bは、図44a、図44bのプログラムにより開始される「揺動シーケンス」サブルーチンを示すフローチャート、
図46は、図45a、図45bのサブルーチンにより開始することの出来る選択任意のサブルーチンのフローチャート、
図47は、図45a、図45bのサブルーチンにより制御される作用を示すタイミング図、
図48は、図45及び図46のサブルーチンにより制御される作用を示すタイミング図、
図49は、ブレーキに付与される電流を制御するサブルーチンのフローチャート、
図50は、別の変更実施例の選別ヘッド及び協働する出口シュートの平面図、
図51は、図50の略線51−51に沿った拡大断面図、
図52は、図50の変更実施例の選別ヘッドを使用する硬貨選別装置内のディスク駆動モータ及びブレーキを制御するマイクロプロセッサ・プログラムのフローチャート、
図53は、別の変更実施例の選別ヘッド及び協働する出口シュートの平面図、
図54は、図53の略線54−54に沿った拡大断面図、
図55は、ディスクの斜め方向への動きを監視する変更実施例のエンコーダの斜視図、
図56は、本発明の原理に従い、エンコーダ、ブレーキ及び回転速度減速機を使用する硬貨選別装置を示す線図、
図57は、図56に示した回転速度減速機の一実施例を示す線図、
図58は、図56に示した回転速度減速機の別の実施例を示す線図、
図59aは、本発明に従って作動するとき、図56の装置に対する各種の制御及び状況信号を示すタイミング図、
図59bは、図56の装置に対する各種の制御及び状況信号を示す別のタイミング図、
図60は、本発明に従ってモータを制御する回路を示すブロック図、
図61は、図56に示すような硬貨選別装置内のACモータ及びブレーキを制御し得るようマイクロコンピュータをプログラム化する一つの方法を示す、本発明に従ったフローチャート、
図62は、本発明の原理に従って、2つの回転速度減速機、エンコーダ、クラッチ及びブレーキを使用する、別の硬貨選別装置を示す線図、
図63は、図62の装置の作用を示すタイミング図、
図64a、図64bは、図62に示すような硬貨選別装置内で多数の金種の硬貨の選別及び計数を行い得るようマイクロコンピュータをプログラム化する一つの方法を示す、本発明に従ったフローチャート、
図65a、図65bは、有効な硬貨を無効な硬貨から識別する、本発明による硬貨センサ/識別装置の代替的な回路の配置を示すブロック図、
図66は、図65のセンサ/識別装置と、該センサ/識別装置に応答して制御される硬貨の偏向装置とを備える、本発明に従った硬貨選別機構の斜視図、
図67は、図66に機構に示した本発明による静止型案内板の底面図、
図68は、同様に、本発明による別の硬貨選別配置の斜視図、
図69は、硬貨の出口シュートから偏向された余分な硬貨を示す、図68に示した装置の切欠き図、
図70は、図62及び図67に示すような硬貨選別装置内で多数の金種の硬貨を選別し且つ識別する制御装置をプログラム化する一つの方法を示す、本発明に従ったフローチャートである。
本発明は、各種の変更例及び代替的な形態にて実施可能であるが、一例としてその特定の実施例を図面に示し且つ詳細に説明する。しかしながら、これは、本発明を記載した特定の形態にのみ限定することを意図するものではない。その逆に、これは、請求の範囲により規定される本発明の精神及び範囲に属する全ての変更例、均等物及び代替例を包含することを意図するものである。 好適な実施例の簡単な説明
次に、添付図面、特に、図1を参照すると、ホッパー10は、金種の混ざり合った硬貨を受け取り、それら硬貨を環状の選別ヘッド又は案内板12に形成された中央口を通じて供給する。硬貨がこれらの開口部を通ると、硬貨は、回転ディスク13の上面に配置される。このディスク13は、副軸(図示せず)に回転可能に取り付けられ、また、電気モータ14により駆動される。該ディスク13は、完全に円形の金属製ディスク17の上面に接着された、弾性ゴム又は重合体材料で出来たものであることが好ましい弾性パッド16を備えている。
該ディスク13が回転すると、そのディスクの上面に配置された硬貨は、遠心力により、パッドの上面の上方で外方に摺動する傾向となる。硬貨が外方に動くと、パッドの上に平らに置かれたこれらの硬貨は、案内板の内周の下側は、最も厚い硬貨の肉厚と略同程度の距離、パッド16から上方に離間されているから、パッドの表面と案内板12との間の空隙に入る。
図2から最も明確に理解し得るように、外方に移動する硬貨は、案内板12の下側に形成されて、環状の案内板の内周の主要部分に沿って伸長する環状の凹所20に最初に入る。凹所20の外壁21は、案内板(図3参照)の最下面22まで下方に伸長しており、該案内板は、最も薄い硬貨の肉厚より僅かに、例えば、0.254mm(0.010インチ)短い距離、パッド16の上面から離間されている。その結果、硬貨が凹所20の壁21に係合したとき、硬貨の最初の半径方向への動きは停止するが、硬貨は、パッド16の回転動作により、壁21に沿った動きを続ける。凹所20の一部にだけ入る重なり合った硬貨は、その内縁部(図4参照)に沿って、凹所20の上面に形成された切欠き20aにより分離される。
凹所20に直接開放しない案内板12の中央開口部の唯一の部分は、案内板の最下面22と同一の位置にある下面を有するランド部23が位置する周部分である。ランド部23の上流端は、傾斜路23a(図5)を形成し、これは、互いに重なり合って積み重なった特定の硬貨が傾斜路24に入るのを防止する。2又はそれ以上の硬貨が互いに重なるように積み重ねられたとき、これらの硬貨は、深い周縁凹所20内でも弾性的なパッド16内に押し込むことが出来る。その結果、積み重なった硬貨は、ランド部23に接近したとき、通路20内の異なる半径方向位置に配置することが出来る。かかる一対の積み重なった硬貨が、凹所20の一部にだけ入ったとき、これらの硬貨は、ランド部23の前縁における傾斜路23aに係合する。該傾斜路23aは、積み重なった硬貨を弾性的なパッド16内に押し込み、そのため、上方の硬貨が前進を続ける間に、下方の硬貨の動きが遅れる。このように、積み重なった硬貨は、分離されて、硬貨は再循環されて、再度、単一の層で、凹所20に入ることが出来る。
積み重なった対の硬貨がランド部23に達する前に凹所20に入ったとき、その積み重なった硬貨は、ら旋状の内壁26に係合する。ら旋状の内壁26の縦寸法は、最も薄い硬貨の肉厚よりも僅かに小さく、このため、積み重ねた対の硬貨の上方硬貨が、壁26に沿って外方にカム動作する間に、積み重なった対の硬貨中の下方の硬貨は、その壁の下方を通って再循環される(図6及び図7参照)。このように、下方の硬貨が再循環される間に、上方の硬貨は、案内壁26に沿って動く結果、2つの硬貨は分離される。
凹所20内の硬貨がランド部23に接近すると、これらの硬貨は、ランド部23の周りを外方に動き、内周凹所20の外方伸長部である凹所25に達する傾斜路24に係合する。該凹所25は、最大径の金種の硬貨の径よりも僅かだけ広いことが好ましい。凹所25の主要部分の上面は、最も薄い硬貨の肉厚よりも短い距離、パッド16の頂部から離間されており、このため、硬貨が凹所25を通じて回転されると、硬貨は、案内板12と弾性的なパッド16との間に挟持される。このように、凹所25内に入る全ての硬貨は、回転されて外方にら旋状の内壁26に係合し、次に、全ての硬貨の内縁部が、ら旋壁26に沿って伸長する状態で凹所25を通じて外方への動きを続ける。
図6乃至図8に図示するように、その内壁26に隣接した凹所25の上面の狭小帯域25aは、最も薄い硬貨の略肉厚に等しい距離、パッド16から離間されている。このため、全ての金種の硬貨(但し、積重ねられた、即ち、屋根板状の対における上方硬貨のみ)は、外方にら旋動作するときに、壁26に強固に係合する。凹所25の上面の他の部分は、帯域25aから凹所25の外縁部まで下方にテーパーが付けられている。このテーパーにより、図6乃至図8に図示するように、硬貨は凹所25を通って動くとき、僅かに傾動し、これにより、硬貨が外方にら旋状の壁26との係合を保つことを更に確実にする。
壁26により形成された外方ら旋の主たる目的は、硬貨を離間させ、選別装置の通常の待機状態の作動のとき、後続の硬貨が互いに接触しないようにすることである。以下に説明するように、この硬貨の間隔は、硬貨を計数するときの高度の確実性を実現するのに寄与する。
パッド16の回転により、硬貨が凹所25から案内板12の最下面22の領域22aまで下方に傾斜する傾斜路27に係合する迄(図9参照)、これら硬貨は壁26に沿った動きを続ける。面22は、凹所よりもパッド16に更に近接する位置に配置されるため、傾斜路27の作用により、硬貨が回転するディスクにより傾斜路に沿って前進するとき、硬貨は弾性的なパッド16内に更に押し込まれる。これにより、硬貨は案内板の表面領域22aと弾性的なパッド16との間で、更に強固に把持され、これにより、硬貨が回転するディスクにより案内板の下側に沿って回転されるとき、硬貨は、一定の半径方向位置に強固に保持される。
硬貨が傾斜路27から出ると、硬貨は照合・計数凹所30に入り、この凹所は、全ての金種の硬貨を弾性的なパッド16に対し強固に押し付ける。この凹所30の外縁部は、内方にら旋状の壁31を形成し、該壁は、硬貨が出口通路に達する前に、硬貨の外縁部に係合し且つ該外縁部を正確に位置決めし、該出口通路は、金種の異なる硬貨をその径の差によって識別する手段として機能する。
内方にら旋状の壁31は、連続する硬貨間の間隔を小さくするが、その程度は、後続の硬貨が離間したままであるような僅かな程度である。内方へのら旋は、壁31と硬貨の外縁部との間の全てのスペースを閉鎖し、このため、全ての硬貨の外縁部は、硬貨が最初に凹所30に入ったとき、その硬貨の外縁部が位置する位置に関係なく、壁31に対して最終的に、共通の半径方向位置に配置される。
照合凹所30の下流端にて、傾斜路32(図13)は、照合凹所30の上面から案内板の最下面22の領域22bまで、下方に傾斜している。このように、傾斜路32の下流端にて、硬貨は、案内板12と弾性的なパッド16との間で最小の圧縮力で把持される。この結果、硬貨は、照合凹所30の壁31により最初に設定された半径方向位置に、確実に保持される。
照合凹所30を越えて、案内板12は、該案内板の外周の周りの異なる周方向位置にて、金種の異なる硬貨を排出する選択手段として機能する一連の出口通路40、41、42、43、44、45を形成する。このように、これらの通路40乃至45は、板12の外周に沿って周方向に離間され、連続的に並設された対の通路の最内縁部は、全ての硬貨の外縁部の共通の半径方向位置から漸進的に遠方に離間されて、径が大きくなる順序で硬貨を受け入れ且つ放出する。図示した特別な実施例において、6つの通路40乃至45は、10セント硬貨(通路40、41)、5セント硬貨(通路42、43)及び25セント硬貨(通路44、45)のみを放出し得るように位置決めされ且つ寸法決めされている。出口通路40乃至45の最内縁部は、一つの特定の金種の硬貨の内縁部が各通路に入るように寸法決めされており、所定の出口通路に達するその他の全ての金種の硬貨は、その特定の通路の内縁部を越えて内方に伸長し、このため、これらの硬貨は通路に入ることが出来ず、従って、次の出口通路への動きを続ける。
例えば、第一の二つの出口通路40、41(図2及び図14)は、10セント硬貨のみを排出することを目的とし、このため、これら通路の最内縁部40a、41aは、10セント硬貨の直径よりも僅かに長い距離、照合壁31の半径から内方に離間された半径位置にある。従って、通路40、41には、10セント硬貨しか入ることが出来ない。全ての金種の硬貨の外縁部は、照合凹所30から離れるとき、同一の半径方向に位置しているため、5セント硬貨及び25セント硬貨の内縁部は、全て通路40の最内縁部40aを越えて内方に伸長し、これにより、これらの硬貨がその特定の通路に入るのを防止する。これは、その内縁部が該通路の最内縁部40aを越えて内方に伸長するため、5セント硬貨N及び25セント硬貨Qが通路40を迂回して、案内板の面22bと弾性的なパッド16との間に把持されたままである一方、10セント硬貨Dは、通路40内に拘束されることを示す図2に示してある。
通路42、43に達する硬貨の内、5セント硬貨のみの内縁部が、その出口通路に入るのに十分、案内板12の外周に近接する位置に配置されている。25セント硬貨の内縁部は、通路42、43の最内縁部を越えて内方に伸長しており、このため、これら25セント硬貨は、案内板と弾性的なパッドとの間に拘束されたままである。従って、25セント硬貨は通路41を経て回転され、次の出口通路への移動を続ける。これは、25セント硬貨の内縁部は該通路の最内縁部42aを越えて内方に伸長するから、25セント硬貨Qは通路42を迂回する一方、5セント硬貨Nが通路42内に拘束された状態を示す図2に示してある。
同様に、通路44、45には、25セント硬貨しか入ることが出来ず、このため、選別装置内に誤って装填される可能性のあるより大きい全ての硬貨は、その出口通路の何れにも入ることが出来ないため、単に、再循環されるだけである。
出口通路40乃至45の断面形状は、10セント硬貨40の断面図である図14に最も明確に示してある。勿論、全ての出口通路の断面形状は同様であるが、その幅、周方向位置及び半径位置のみが異なる。各出口通路の最も深い部分の幅は、その特定の出口通路に受け入れられ且つ突き出される硬貨の径よりも小さく、また、各出口通路の半径方向外縁部に隣接する案内板の段付き面は、その通路で受け取った硬貨の外側部分を弾性パッド内に押し込み、このため、これら硬貨の内縁部は、その通路内まで上方に傾動する(図14参照)。この出口通路は、案内板の外周まで外方に伸長し、このため、該通路の内縁部は傾動した硬貨を外方に案内し、最終的に、案内板12と弾性的なパッド16との間から突き出す。
第一の10セント硬貨の通路40は、例えば、10セント硬貨の径よりも狭い幅とする。従って、回転するディスクにより10セント硬貨が周方向に動かされると、10セント硬貨の内縁部は、内壁40aに対して上方に傾動し、該内壁が案内板12の外周に達する迄、10セント硬貨を外方に案内し、案内板と弾性的なパッドとの間から最終的に出るようにする。この時点で、硬貨のモーメントにより、硬貨は、選別ヘッドから離れて円弧状のガイドに入り、該ガイドが、硬貨のバッグ又は箱のような適当な受け入れ物に向けて、硬貨を案内する。
硬貨が6つの出口通路40乃至45から排出されると、これらの硬貨は、図17及び図18に図示するように、6つの円弧状案内通路50により対応する6つのバッグ・ステーションBSに向けて下方に案内される。図17には、6つのバッグ・ステーションBSの2つしか図示されておらず、該バッグ・ステーションのもう1つは、図18に図示してある。
硬貨が案内通路50の下端から離れると、これらの硬貨は、バッグ・ステーションBSの一部である対応する円筒状の案内管51に入る。これらの管51の下端は、外方に拡がって、従来のクランプ止め機構を受け入れて、管51から硬貨を受け取り得るように、硬貨のバッグBを管51の真下に取り付ける。
図18から理解され得るように、クランプーリング機構の各々は、支持ブラケット71を備えており、該ブラケットの下方には、案内管への入口が対応する案内通路の出口と整合されるような方法にて、対応する硬貨の案内管51が支持されている。案内管51の上方部分の径よりも僅かに大きい径のクランプ止めリング72が、各案内管に摺動可能に配置されている。これは、バッグの口を管の拡がった端部の上方に配置し、次に、図18に図示するように、管の拡がった部分の上でバッグの周りにきちっと嵌まる迄、クランプ止めリングに沿って下方に摺動することにより、硬貨のバッグBを案内管51に着脱可能に定着させることが出来る。硬貨バッグを解放するためには、クランプ止めリングをガイド管の円筒状部分まで上方に押すだけでよい。クランプ止めリングは、鋼製であることが好ましく、また、満杯の硬貨バッグが空のバッグと交換される間に、リング72をその解放位置に保持し得るよう、複数の磁石73が支持ブラケット71の下側に配置されている。
また、クランプーリング機構の各々には、各バッグ・ステーションに硬貨バッグが存在するか否かを表示するバッグ・インターロック・スイッチが設けられている。一例としての実施例において、「常閉」型の磁石リード・スイッチ74が、クランプ−リング機構の各々のブラケット71の下方に配置されている。該スイッチ74は、対応するクランプ・リング72が磁石73に接触したときに作動されて、これにより、磁石73により発生された磁界をスイッチ74の付近まで伝達させるようにしてある。これは、通常、その前にクランプした満杯の硬貨バッグが解放されたが、まだ空の硬貨バッグと交換されていないときに行われる。その他のバッグ・ステーションBSの各々に同様の機構が設けられている。
上述したように、各金種の硬貨に対し、2つの異なる出口通路が設けられている。従って、案内板12の外周に沿った2つの異なる位置の何れかにて、各金種の硬貨を排出することが出来る。即ち、10セント硬貨は、通路40、41の外端、5セント硬貨は、通路43、44の外端、25セント硬貨は、通路45、46の外端から排出することが出来る。各金種に利用可能な2つの出口通路の1つを選択するため、制御可能に作動される分路装置が、3対の同様の出口通路40−41、42−43、44−45の各々の第一の通路と関係付けられている。これら分路装置の一つが作動されると、該装置は、対応する特定の金種に設けられた2つの出口通路の第一の通路から第二の通路までその金種を分路させる。
最初に、10セント硬貨用に設けられた対の出口通路40、41を参照すると、その通路への入口にて、第一の通路40の内縁部に隣接して垂直方向に可動のブリッジ80が配置されている。このブリッジ80は、以下により詳細に説明するように、ばね81(図14)により、その上昇した後退位置に保持されている。ブリッジ80がこの上昇位置にあるとき、ブリッジの底部は、図14に示すように、通路40の頂部壁と平らに位置し、このため、10セント硬貨Dは通路40に入り、また、通常の方法にて、その通路から排出される。
10セント硬貨を第一の出口通路40を経て第二の出口通路41まで分路させようとするとき、ばね81の力に打ち勝ち且つブリッジ80をその前進位置まで下方させるべく、ソレノイドS D(図14、図15、図19)を励起させる。図15に示したこの下降位置にておいて、ブリッジ80の底部は、案内板12の最下面22bと同一の高さとなり、このことは、10セント硬貨Dが出口通路40に入るのを阻止する効果がある。従って、25セント硬貨は、回転するディスクにより出口通路40を経て回転され、ブリッジ80を横断するように摺動し、第二の出口通路41に入る。
所望の数の10セント硬貨が正確に出口通路40から排出されるようにするため、ブリッジ80は、任意の所定のバッチに対する最後の10セント硬貨とその後続の10セント硬貨(通常、次のバッチの最初の10セント硬貨)との間に介在させる必要がある。連続する2つの10セント硬貨間に、ブリッジ80を介在させ易くするため、硬貨の移動方向へのブリッジ80の径は比較的短く、ブリッジは、連続する硬貨間のスペースが最大となる箇所である硬貨の縁部に沿って配置される。出口通路40は、硬貨よりも幅が狭いということは、硬貨の外縁部がブリッジがその後退位置からその前進位置まで移動する間に、硬貨の外縁部が出口通路に入らないようにするのに役立つ。実際には、一例としての設計において、ブリッジ80は、10セント硬貨の一部が出口通路40に入った後に前進し、ブリッジの全て又は一部に重なり合い、ブリッジは、その10セント硬貨を次の出口通路41まで分路させる。
5セント硬貨及び25セント硬貨に対する第一の出口通路42、44内にそれぞれ配置された垂直方向に可動のブリッジ90、100(図2)は、ブリッジ80と同一の方法で作動する。このように、5セント硬貨のブリッジ90は、その出口通路の入口端にて、第一の5セント硬貨の出口通路42の内縁部に沿って配置される。ブリッジ90は、通常、ばねにより、その上昇した後退位置に保持されている。この上昇位置にあるとき、ブリッジ90の底部は、出口通路42の上部壁と同一高さとなり、このため、5セント硬貨は通路42に入り、また、その通路から排出される。5セント硬貨を次の出口通路43に偏向させようとするとき、ばねの力に打ち勝ち、また、ブリッジ60の底部が案内板12の最下面22bと同一高さとなるその前進位置までブリッジ90を下降させるため、ソレノイドS N(図19)を励起させる。ブリッジ90がこの前進位置にあるとき、該ブリッジは、何れかの硬貨が第一の出口通路42に入るのを防止する。従って、5セント硬貨は、ブリッジ90を横断するように摺動して第二の出口通路43まで進み、該通路から排出される。25セント硬貨のブリッジ100(図2)及びそのソレノイドS Q(図19)は、全く同一の方法で作用する。全てのブリッジ80、90、100の縁部は、硬貨がこれら縁部に引っ掛かるのを防止するよう、面取り加工することが好ましい。
ブリッジ80の作動機構の詳細は、図14、図15に示してある。これらのブリッジ90、100は、同様の作動機構を備えているから、ブリッジ80の機構についてのみ説明する。ブリッジ80は、案内板12に穿孔した穴に挿入した案内ブッシュ111を通って垂直方向に摺動するプランジャ110の下端に取り付けられている。ブッシュ111は、回り止めナット112により適所に保持されている。より小さい穴113がブッシュ111の下端に隣接して板12の下方部分に形成されて、ブリッジ80が出口通路40内にアクセス可能にしてある。ブリッジ80は、回り止めナット112とプランジャ110の上端のヘッド114との間で圧縮されたコイルばね81により、その後退位置に通常、保持されている。ばね81の上方への力は、ブリッジ80をブッシュ111の下端に対して保持する。
出口通路40内で、プランジャ110をその下方位置まで前進させる(図15)ため、ばね81の上方への力に打ち勝つのに十分な力でプランジャ110を下方に押し得るよう、ソレノイド・コイルを励起させる。プランジャは、ソレノイドが励起された状態にある限り、その前進位置に保持され、ソレノイドが非励起状態になるや否や、ばね81によりその通常の上昇位置に戻される。
ソレノイドS N、S Qは、ブリッジ80、ソレノイドS Dに関して上述したのと同一の方法で、ブリッジ90及び100を制御する。
硬貨が照合凹所30の壁31に沿って移動すると、全ての金種の硬貨の外縁部は、外縁部に沿った任意の所定の角度位置にて同一の半径方向位置となる。従って、金種の異なる硬貨の内縁部は、硬貨の径の差(図2参照)のため、任意の所定の角度位置にて互いにずらした位置となる。これら硬貨のずらした一にある内縁部は、照合凹所30から離れる前に、各硬貨を別個に計数するために使用される。
図2及び図10乃至図12に図示するように、絶縁した電気接点ピンの形態として、3つのコイル・センサS 1、S 2、S 3が、凹所30の上面に取り付けられている。最外側センサS 1は、全ての3種の金種の硬貨と接触するよう配置され、中間センサS 2は、5セント硬貨及び25セント硬貨のみが接触するよう配置され、また、最内側センサS 3は、25セント硬貨のみが接触し得るように配置されている。硬貨がその絶縁部を横断して、ピン及びブリッジに接触したとき、電源が硬貨及び絶縁したセンサを囲繞する金属製ヘッドを介して接地されるように、電圧が各センサに印加される。硬貨が接触している間のセンサの接地により、電気パルスが発生され、このパルスは、センサに接続した計数装置により検出される。3つのセンサS 1、S 2、S 3に接触する硬貨により発生されたパルスは、それぞれパルスP 1、P 2、P 3と称し、計数装置におけるこれらパルスの合計数を、それぞれ計数値C 1、C 2、C 3と称することにする。
硬貨がセンサの1つを横断すると、硬貨の表面の外形のため、硬貨とセンサとの間には、間欠的な接触が為される。従って、該センサからの出力信号は、単一幅のパルスではなくて、一連の短いパルスから成り、このことは、「接触撥ね」と呼ばれる一般的な問題となる。この問題点は、第一のパルスを検出し、次に、1つの硬貨がセンサを横断するのに必要な時間間隔中、その後のパルスを無視することにより、解決することが出来る。このように、センサに接触する各硬貨に対し、1つのパルスしか検出されない。
外側センサS 1は、3つの金種の硬貨に全て接触し、そのため、10セント硬貨の実際の計数値C Dは、C 1(25セント硬貨、25セント硬貨及び10セント硬貨の合計計数値)からC 2(25セント硬貨及び5セント硬貨の合計計数値)を減算して求められる。中間センサS 2は、25セント硬貨及び5セント硬貨の双方に接触し、このため、5セント硬貨の実際の計数値C Nは、C 2(25セント硬貨及び5セント硬貨の合計計数値)からC 3(25セント硬貨の計数値)を減算することで求められる。最内方センサS 3は、25セント硬貨しか接触しないから、計数値C 3には、25セント硬貨の実際の計数値C Qである。
もう一つの計数技術は、(1)センサS 1からのパルスP 1が存在すること、(2)10セント硬貨の存在を検出すべくセンサS 2からのパルスP 2が存在しないことの組み合わせを利用するものである。5セント硬貨は、(1)センサS 2からのパルスP 2が存在することと、(2)センサS 3からのパルスP 3が存在しないこととを組み合わせて検出され、また、25セント硬貨は、センサS 3からのパルスP 3が存在することにより検出される。それぞれのパルスが存在するか否かは、ハードウェア又はソフトウェアの何れかにより実行することの出来る簡単な論理ルーチンにより検出することが出来る。
上述の第一の計数技術、即ち減算法を利用して、所定のバッチの各金種の硬貨を同時に計数するためには、2つの異なる時間に亙って、計数値C 2、C 3を同時に合計しなければならない。例えば、計数値C 3は、通常、それ自体の操作者選択による限界値C QMAXを有する25セント硬貨の実際の計数値C Qである。25セント硬貨の計数値C Q(=C 3)は、それ自体の限界値C QMAXに向けて合算される一方、5セント硬貨の計数値C N(=C 2−C 3)は、その限界値C NMAXに達し、別のバッチの5セント硬貨の計数を開始すべく、零に再設定される。その零への再設定後にC Nを正確に計算するため、計数値C 3は、同時に再設定しなければならない。しかしながら、25セント硬貨の計数を続けるためには、計数値C 3が依然、必要であり、このため、パルスP 3を第二の計数器C′ 3に供給し、該計数器C 3’が第一の計数器C 3により計数された同一のパルスP 3を計数するが、計数器C 2が再設定される毎に再設定される。このように、2つの計数器C 3、C′ 3は、同一のパルスP 3を計数するが、異なる時点で零に再設定することが出来る。
第一の計数値C 1を零に再設定するとき、上述と同一の問題点が生じ、これは、10セント硬貨の計数値C Dがその限界値C MAXに達する毎に生じる。即ち、通常、異なる時点で再設定される10セント硬貨の計数値C D及び5セント硬貨の計数値C Nの双方を計算するため、計数値C 2が必要とされる。このため、パルスP 2は、2つの異なる計数器C 2、C′ 2に供給される。5セント硬貨計数値C NがそのC NMAXに達したときに限り、第一の計数器C 2は、零に再設定され、また、C Dがその限界値C DMAXに達したときに、C 1が零に再設定される毎に第二の計数器が零に再設定される。
計数値C D、C N又はC Qの1つがその限界値に達する毎に、バッグの切換え又はバッグの停止機能を作動させるため、制御信号が発生される。
バッグの切換え機能の場合、適当な硬貨の金種に対して設けられた2つの出口通路の第一の通路内で、可動の分路を作動させるために制御信号が使用される。これは、満杯のバッグを取り外し、又は余分な硬貨をバッグから除去するため、選別装置を停止させる必要がないため(その同一の金種に対する第二のバッグが満杯になる前に、各満杯の硬貨のバッグを空のバッグと交換するものと仮定して)、硬貨選別装置が連続的に作動することを可能にする。
バッグの停止機能の場合、制御信号は、回転するディスクの駆動装置を停止させると同時に、該ディスクに対するブレーキを作動させることが好ましい。このディスクの駆動装置は、駆動モータを不作動にするか、又は駆動モータとディスクとの結合を解除するクラッチを作動させることで、停止させることが出来る。代替的なバッグ停止装置は、計数センサと出口との間に配置された硬貨の再循環スロット内で可動の偏向装置を使用する。かかる再循環偏向装置は、例えば、「制御可能な停止機能を備える硬貨選別装置(Coin Sorting System With Controllable Stop)」という名称で、1986年1月14日付けで付与された、米国特許第4,564,036号に記載されている。
次に、図19を参照すると、本発明の計数・選別装置を内蔵する硬貨選別装置の作動を制御する一例としてのマイクロプロセッサ利用の制御システム200の上方レベルのブロック図が示してある。該制御システム200は、硬貨の選別/計数及びバッグの停止・切換え作用に含まれる各種のパラメータを監視し且つ調節する中央プロセッサ・ユニット(CPU)201を備えている。該CPU201は、(1)硬貨バッグBを6つの硬貨案内管51に固着して、各金種の硬貨を受け入れるため、バッグが利用可能であるか否かを表示するバッグ−クランプ止めリング72の位置を表示するバッグ−インターロック・スイッチ74と、(2)3つの硬貨センサS 1−S 3と、(3)エンコーダ・センサE Sと、(4)3つの硬貨追跡計数器CTC D、CTC N、CTC Qとから信号を受け取る。該CPU201は、3つの分路ソレノイドS D、S N、S Qと、主駆動モータM 1と、補助駆動モータM 2と、ブレーキBと、3つの硬貨追跡計数器とを制御する出力信号を発生させる。
図19の制御システムと共に使用される回転ディスクの駆動装置は、図16に示してある。該ディスクは、通常、速度減速機210を通じて硬貨支承ディスク13に直接結合された交流主駆動モータM 1により駆動される。ディスク13を停止させるためには、主モータM 1を不作動にすると同時に、ブレーキBを作動させる。ディスク13の動作角度を正確に監視するためには、ディスクの外周面は、エンコーダ・センサ212により検出することの出来る均一に離間された多量の標識211(光学式又は磁気式の何れか)の形態をしたエンコーダを支承している。図示した特別な実施例において、ディスクは、センサ212がディスク13の0.5°の移動毎に1つの出力パルスを発生し得るように、720個の標識211を備えている。
エンコーダ・センサ212からのパルスは、選別ヘッド上の一定箇所の間で3種類の金種の硬貨の各々の動きを別個に監視すべく、3つの硬貨追跡ダウン計数器CTC D、CTC N、CTC Qに供給される。次に、これら3つの計数器CTC D 、CTC N、CTC Qの出力は、バッグ切換ブリッジ80、90、100及び/又は駆動装置の作動を別個に制御するために使用することが出来る。例えば、所定のバッチ内の最後の10セント硬貨がセンサS 1−S 3により検出されたとき、10セント硬貨追跡計数器CTC Dを再設定して、ディスク外周に設けられた所定の数の標識211がエンコーダ・センサ212を経て動く動作を計数し得るようにする。これは、最後の10セント硬貨と後続の10セント硬貨との間にブリッジを介在させるためにバッグ切換ブリッジ80を作動させる位置まで最後の10セント硬貨を移動させる変位角度を通じて、最後の10セント硬貨の動きを測定する一つの方法である。
図2の選別ヘッド内において、10セント硬貨は、最後の計数センサS 1を丁度通過した位置からバッグ切換ブリッジ80を丁度通過した位置まで動くべく、20°の角度を横断しなければならない。ディスク速度が250rpmのとき、ディスクの回転及び硬貨の移動は、1.5°/ミリ秒の速度で行われる。ブリッジ80を移動させるソレノイドの典型的な応答時間は、6ミリ秒(ディスクの移動角度4°)であり、このため、最後の10セント硬貨がそのブリッジ分離位置から4°の位置にあるとき、ソレノイドを作動させる制御信号を伝達しなければならない。エンコーダが、ディスクの外周に設けられた720個の標識を有する場合、エンコーダ・センサは、ディスクの0.5°の移動毎に一つのパルスを発生させる。このように、最後の10セント硬貨が検出されたとき、その10セント硬貨追跡センサCTC Dは32に設定され、このため、計数器CTC Dは、零までカウントダウンし、10セント硬貨が最後のセンサS 1よりも16°前進したとき、必要な制御信号を発生させる。これにより、ブリッジ80は、最後の10セント硬貨が分離した直後に動くことが確保され、このため、ブリッジ80は、最後の10セント硬貨と後続の10セント硬貨との間に介在される。
所定のバッチ内の最後の硬貨と同一金種の後続の硬貨との間に任意のバッグ切換ブリッジを介在させるのに利用可能な時間間隔を延ばすため、所定のバッグ内の最後の硬貨がブリッジに接近したときに、回転ディスク13の速度を遅くするため、制御手段を設けることが出来る。この短時間の間隔にて、回転ディスクの速度を遅くすれば、装置の全体的な能力に殆ど影響はないが、最後の硬貨の前縁がブリッジから分離する瞬間と、後続の硬貨の後縁がブリッジに達する瞬間との間で、利用可能な間隔時間は著しく長くなる。その結果、ブリッジを通って流れる硬貨に関してブリッジが介在動作するタイミングは、より臨界的でなくてよく、故に、実施がより容易となり且つより確実な作動が可能となる。
回転ディスクの速度を遅くすることは、該ディスクを駆動するモータの速度を遅くすることで行うことが好ましい。これと代替的に、この減速は、回転ディスクに対してブレーキを作動させ、又は駆動モータに対するブレーキの作動と減速とを組み合わせて行うことが出来る。
ディスク13の速度を制御可能に遅くする駆動装置の一例は、図16に示してある。この装置は、タイミング・ベルト213及びオーバーラン・クラッチ214を通じて、主駆動モータM 1の駆動シャフトに接続された補助直流モータM 2を備えている。補助モータM 2の速度は、補助モータM 2に供給される電機子電流を連続的に監視する電流センサ216を通じて駆動制御回路215により制御される。主駆動モータM 1が不作動になると、主モータM 1が減速する間に、補助直流モータM 2は、その正常な速度まで急速に加速することが出来る。補助モータの出力シャフトがタイミング・ベルト213を通じてより大きい歯車に結合された歯車を回転させ、これにより、補助モータM 2の出力に対する速度減速機を形成する。補助モータM 2を作動させたときに限り、オーバーラン・クラッチ214が係合し、ディスクが該補助モータにより駆動される間に、ディスク13の回転速度が所定のレベルよりも遅くなるのを防止する働きをする。
図19を参照すると、所定の硬貨のバッチに対し、所定の金種の所定の数の硬貨を計数したとき、制御装置201は、ブレーキB及び補助モータM 2を作動させ、主モータM 1を不作動にする制御信号を発生させる。補助モータM 2は、その正常な速度まで急速に加速する一方、主モータM 1は減速する。主モータの速度が補助モータにより駆動されるオーバーラン・クラッチ214の速度まで減速されると、ブレーキは、補助モータの出力を上廻り、これにより、補助モータの電機子電流を急速に増大させる。この電機子電流が所定のレベルを越えると、該電流はブレーキを不作動にし、該ブレーキは、短時間の遅れの後、切られる。ブレーキが切られた後、補助モータの電機子電流は、補助モータの正常な速度を保つのに必要なレベルまで急速に低下する。次に、そのバッチ内の最後の硬貨がその特定の金種に対する第一の出口スロット内のバッグ切換ブリッジから分離した位置にその硬貨が達したとき、それがエンコーダ・センサ212により表示される迄、ディスクは、補助モータのみで駆動され続ける。この時点で、主駆動モータが再度駆動され、補助モータは不作動となる。
次に、図20を参照すると、図19に関して上述したマイクロプロセッサ利用システムと共に、図1の一例としての選別装置のバッグ切換えシステムを利用するときの操作順序を示すフローチャート220が記載されている。
図20に示したサブ・ルーチンは、毎ミリ秒毎に多数回、実行される。任意の所定の硬貨は、ミリ秒当り約1.5°の速度で硬貨センサを通過する。このため、各硬貨がセンサを横断するためには、数ミリ秒が必要であり、従って、各硬貨がセンサを横断する動作中、図20のサブルーチンが、数回、実行される。
図20のサブ・ルーチンにおける最初の6つの段階300乃至305は、遮断制御装置が3つのセンサS 1乃至S 3から何れかのパルスを受け取ったか否かを判断する。3つのセンサの何れかに対して、その答えが是であるならば、対応する計数値C 1、C 2、C′ 2、C 3、C′ 3は、1つだけ増分される。次に、段階306にて、計数値C 1から計数値C′ 2を減算することにより、10セント硬貨の実際の計数値C Dが計算される。次に、その得られた値C Dは、段階307にて、現下の選択された限界値C DMAXと比較されて、選択された数の10セント硬貨がセンサを通過したか否かを判断する。その答えが否であるならば、サブ・ルーチンは段階308に進み、この段階にて、計数値C 2から計数値C′ 3を減算することにより、5セント硬貨の実際の計数値C Nが計算される。次に、その得られた値C Nは、段階309にて、選択された5セント硬貨の限界値C NMAXと比較されて、選択された数の5セント硬貨がセンサを通過したか否かを判断する。段階309の答えが否の場合、プログラムは段階310に進み、この段階にて、25セント硬貨の計数値C Q(=C 3)がC DMAXと比較されて、選択された数の25セント硬貨が計数されたか否かを判断する。
実際の計数値C D、C N又はC Qの1つが対応する限界値C DMAX、C NMAX又はC Q MAXに達すると、段階311、312又は313にて是の答えが発生される。
段階311の答えが是であることは、選択された数の10セント硬貨が計数され、従って、その10セント硬貨の第一の出口スロット40におけるブリッジ80を作動させ、該ブリッジが終了したバッチ内の最後の10セント硬貨に続く全ての10セント硬貨を偏向させるようにしなければならないことを意味する。ソレノイドS Dの作動を開始させる制御信号を伝達することが望まれる所定の位置に最後の10セント硬貨が達したときを判断するため、段階311は、硬貨追跡計数器CTC Dを値P Dに予め設定する。次に、計数器CTC Dは、最後の10セント硬貨が最後のセンサS 3からブリッジ80に向けて移動するとき、エンコーダ・センサE S からの連続的なパルスに応答して、P Dからカウント・ダウンする。ソレノイドS D が作動されたとき、10セント硬貨がその時間内で公知の一定の速度で移動するように、10セント硬貨の速度を制御すべく、段階314は、主駆動モータM 1を不作動にし、補助直流駆動モータM 2及びブレーキBを作動させる。これにより、上述の作動順序が開始され、主駆動モータM 1が減速する間に、ブレーキBが掛けられ、次に、補助モータM 2がディスク13を駆動する間に、解除され、このため、最後の10セント硬貨はブリッジ80に接近し且つブリッジを通過するとき、制御された一定の速度で働く。
ソレノイドS Dを作動にし又は不作動にすべきかを判断するため、サブ・ルーチンの段階315は、ソレノイドS Dが既に作動されているか否かを判断する。段階315の肯定的な応答は、バッグBが所定の数の硬貨を含んでいることを示し、このため、システムは段階316に進んで、バッグAが利用可能か否かを判断する。その答えが否でバッグBが利用可能でないことを示す場合、10セント硬貨を受け取る利用可能なバッグは存在せず、選別装置は停止させなければならない。従って、システムは段階317に進み、ここで、最後の10セント硬貨がバッグB内に排出された後に、補助モータM 2を不作動にし、ブレーキBを作動させてディスク13を停止させる。10セント硬貨バッグのバッグ−インターロック・スイッチが満杯のバッグが除去され、空のバッグと交換されたことを示す迄、選別装置は再始動させることは出来ない。
段階316における是の答えは、バッグAが利用可能であることを示し、このため、システムは、段階318に進み、硬貨追跡計数器CTC Dが零に達したか否か、即ち、OVFL D信号が発生されているか否かを判断する。OVFL Dが発生される迄、システムはこの質問を繰り返し、次に、段階319に進んで、ソレノイドS Dを不作動にする制御信号を発生させ、このため、ブリッジ80は、その後退(上方)位置まで移動する。これにより、次の硬貨バッチの全ての10セント硬貨は、第一の出口通路40に入り、このため、硬貨は、バッグA内に排出される。
段階315における答えが否であることは、バッグBではなくて、バッグAが満杯のバッグであることを示し、このため、システムは段階320に進んで、バッグBが利用可能か否かを判断する。その答えが否であるならば、バッグA及びバッグBの何れも10セント硬貨を受け入れるのに利用可能でないことを意味し、このため、段階317に進むことにより、選別装置は停止される。段階320の答えの是であるならば、実際には、バッグBが利用可能であることを示し、このため、システムは、段階318に関して上述した方法で同一の方法で段階321に進み、ソレノイドS Dを励起させるべきときを判断する。ソレノイドS Dの励起により、ブリッジ80はその下方位置まで前進し、このため、次のバッチの全ての10セント硬貨は、第一の出口通路40を経て第二の出口通路41まで分路される。ソレノイドを励起させる制御信号は、段階320がOVFL Dが発生されていることを検出したときに、段階321にて発生される。
ソレノイドS Dが段階322にて励起され、又は段階319にて不作動にされる度毎に、サブ・ルーチンは、段階323にて計数器C 1、C′ 2を再設定し、段階324にて補助モータM 2及びブレーキBを不作動にし、主駆動モータM 1を作動させる。これにより、装置の10セント硬貨部分が、新たなバッチの10セント硬貨の計数を開始する。
このように、同一金種の硬貨を受け取る第二のバッグが満杯になる前に、各満杯の硬貨バッグを取り外し、空のバッグと交換する限り、選別装置は中断せずに作動を続行することが可能であることが理解出来る。一例としての選別装置は、10セント硬貨、5セント硬貨及び25セント硬貨の混じり合った硬貨を取り扱うことを目的としているが、一例としての実施例におけるこれら3種類の硬貨に関して説明した構成は、選別装置が取り扱おうとする特定の金種の混合体中の硬貨の金種に対応して、その他の任意の所望の金種の硬貨に適合するように変更が可能であることが理解されよう。
代替的な硬貨選別装置の構成が、図21乃至図23に示してある。この構成において、計数センサS 1乃至S 3を保持する照合凹所30の上面部分には、段差が付けられ、このため、各センサは、軸方向(垂直方向)及び半径方向(水平方向)に向けて他の2つのセンサからずらした位置に配置されている。このように、段階300、301は、幅及び深さの異なる3つの硬貨通路302、303、304を形成する。具体的には、最も深い通路302は、最も狭小幅の通路でもあり、このため、この通路は、10セント硬貨しか受け取ることが出来ない。中間の通路303は、5セント硬貨は受け入れるが、25セント硬貨は受け入れないよう十分幅が広く、また、最も浅い通路304は、25セント硬貨を受け入れるのに十分幅が広い。これら3つの全ての通路302乃至304の上面は、3種類の全ての金種の硬貨をパッドに押し込むのに十分、パッド16に近接している。
3つの計数センサS 1、S 2、S 3は、それぞれの通路302、303、304内に配置されており、このため、各センサには、1種類の金種の硬貨しか係合しない。例えば、センサS 1には、通路302内の10セント硬貨が係合するが、通路302は、10セント硬貨よりも大きい硬貨を受け入れ得ない程に狭小であるため、5セント硬貨又は25セント硬貨が通路302に接触することは出来ない。同様に、センサS 2は、10セント硬貨の内縁部から半径方向内方に離間されており、該センサには、通路303内の5セント硬貨しか係合しない。センサS 3には、通路304内の25セント硬貨が係合する、5セント硬貨及び10セント硬貨の双方からは、半径方向内方に離間されている。
図21乃至図23のセンサの構成の上記の説明から、この構成は、図2乃至図15の実施例に関して上述した減算法又はパルス−処理論理を使用せずに、各種の金種の硬貨を直接、計数することを可能にするものであることを理解されよう。
図24乃至図28には、自動的なバッグの切換え機能を備えずに、6種類の異なる金種の硬貨を計数し且つ選別することを可能にする、図2乃至図15の選別ヘッドの別の応用例が示してある。この選別ヘッドは、各金種毎に一対の出口通路を設けるのではなくて、6種類の異なる金種の各々に1つずつ、6つの異なる出口通路40′乃至45′を備えている。
図24乃至図28の計数装置において、6つのセンサS 1乃至S 6は互いに半径方向に離間されており、このため、センサの1つには、50セント硬貨しか係合せず、その他のセンサの各々には、異なる金種の組み合わせが係合する。例えば、図25及び図26に図示するように、センサS 4には、25セント硬貨のみならず(図25)、より大きい全ての硬貨も係合する(図26)一方、1セント硬貨は係合するが(図27)10セント硬貨は係合しない(図28)センサS 2よりも小さい全ての硬貨は通過させる。
センサの全体の列が次表に示すように、各異なる金種の硬貨に対し独特な信号の組み合わせを発生させ、ここで、「1」は、センサとの係合状態を示し、「0」は、センサとの非係合状態を示す。
任意の硬貨がその上を通過することに応答して6つのセンサS 1乃至S 6により発生された信号の組み合わせを分析することにより、その硬貨の金種が直ちに判断され、その金種の実際の計数値は、減算法を使用せずに、直接、増分することが出来る。また、このセンサの構成は、選別ヘッドの下面に設けられたセンサに指定部分の面積を最小限にする。
任意の所定の硬貨に応答して、6つのセンサS 1乃至S 6により発生された信号を分析することは、その1つの金種の硬貨に独特の信号の組み合わせ部分だけを検出することで簡略化することが出来る。上記の表から理解し得るように、これらの独特の特徴部分は、10セント硬貨硬貨に対しP 1=0、P 2=1、1セント硬貨に対しP 2=0、P 3=1、5セント硬貨に対しP 3=0、P 4=1、25セント硬貨に対しP 4=0、P 5=1、1ドル硬貨に対しP 5=0、P 6=1、50セント硬貨に対しP 6=1である。
上記の信号処理システムの代替例として、図24乃至図28からの6つのセンサS 1乃至S 6からのパルスP 1乃至P 6の計数値C 1乃至C 6を次のように処理して、10セント硬貨の計数値C D、1セント硬貨の計数値C P、5セント硬貨の計数値C N、25セント硬貨の計数値C Q、1ドル硬貨の計数値C S、50セント硬貨の計数値C Hが得られるようにすることが出来る。
D=C 1−C 2
P=C 2−C 3
N=C 3−C 4
Q=C 4−C 5
S=C 5−C 6
H=C 6
図29乃至図31には、更に別の硬貨選別装置の構成を使用する6つの金種の選別ヘッドが図示されている。この構成において、センサS 1乃至S 6は、照合凹所30の上流端にて、該凹所の外壁31内に配置されている。硬貨は、全ての金種の硬貨の内縁部が共通の半径位置にある状態で、外方にら旋状の通路25から去るため、硬貨の外縁部は、その硬貨の径(金種)に従って互いにずらした位置に配置される。その結果、金種の異なる硬貨は、異なる周方向位置にて、内方にら旋状の壁31に係合し、6つのセンサS 1乃至S 6は、異なる周方向位置に配置され、このため、各センサには、異なる組み合わせの金種が係合する。
図29乃至図31のセンサの構成の最終的な結果は、図24乃至図28のセンサの構成と同一である。即ち、センサS 1には、6つの金種、センサS 2には、5つの金種、センサS 3には、4つの金種、センサS 4には、3つの金種、センサS 5には、2つの金種、センサS 6には、1つの金種しか係合しない。6つのセンサS 1乃至S 6からのパルスP 1乃至P 6の計数値C 1乃至C 6は、図24乃至図28に関して上述した方法と同一の方法で処理して、実際の計数値C D、C P、C N、C Q 、C S、C Hを得ることが出来る。。
図31に図示するように、図29乃至図31の実施例に使用されるセンサは、凹所30の外壁31の一体部分として形成することが出来る。このように、板の表面を機械加工することにより、各種の外形が形成される前に、絶縁した接点ピンを選別ヘッドを形成するのに使用される金属板に取り付けることが出来る。次に、板に凹所30を形成するとき、切削工具は、板の一部であるかの如く、各接点ピンの一部を切削するだけでよい。
更に別の硬貨センサの構成が図32、図33に示してある。この構成において、全ての金種を検出するため、2つのセンサしか使用されない。一方のセンサS 1は、硬貨が検出される間に、硬貨を案内する壁に配置される一方、もう一方のセンサS 2は、センサS 2で検出すべき最小の硬貨の径よりも短い距離、センサS 1から半径方向に離間されている。各硬貨は、センサS 1、S 2の双方に係合するが、センサS 2に最初に係合する時点とセンサS 1に最初に係合する時点との間の時間間隔は、その硬貨の径に対応して変化する。大径の硬貨は、小径の硬貨よりも先に(センサS 1との係合に関して)センサS 2に係合する。このように、任意の所定の硬貨が2つのセンサS 1、S 2に最初に接触する時間の間隔を測定することにより、その硬貨の径を判断することが出来る。
これと代替的に、各硬貨がセンサS 1に最初に接触する時点から該硬貨がセンサS 2に最初に接触する時点までの各硬貨の変位角度aをディスク13の外周に設けられたエンコーダを使用して、測定することも出来る。この変位角度aは、硬貨の径の増大に伴って増し、このため、その角度変位の測定値の大きさに基づいて各硬貨の径を判断することが出来る。この金種を検出する技術は、速度ではなくて、硬貨の位置に基づくため、ディスクの回転速度の変動による影響を受けない。
図34及び図35には、図32及び図33の2つのセンサの構成の変更実施例が示してある。この場合、センサS 1には、硬貨の縁部ではなくて、硬貨の平坦な側部が係合する。その他の点では、作用は同一である。
もう一つの変更実施例による計数機構が図36に示してある。この機構は、最小の硬貨の径よりも短い距離、硬貨案内壁31から離れるように離間された単一のセンサS 1を使用する。各金種の硬貨が、独特の変位角度bの範囲に亙ってセンサS 1を横断し、この変位角度は、図37のタイミング図で示すように、ディスク13の外周に設けられたエンコーダにより正確に測定することが出来る。硬貨の前縁がセンサS 1に最初に接触したときに、エンコーダ・センサ212からのパルスの計数が開始され、硬貨の後縁がセンサから分離するまで、その計数が続行される。上述したように、センサは、通常、均一な平坦パルスを発生せず、通常、硬貨が最初にセンサに係合し、再度、硬貨がセンサから分離するときに、センサの出力信号が検出し得る程度に増大し又は減少する。各金種の硬貨は、センサを横断するためには、独特の変位角度bを必要とするため、硬貨がセンサを横断する動作中に発生されるエンコーダ・パルス数は、その硬貨の寸法、従って、その金種を直接、表示する。
図38乃至図43には、各硬貨が選別された後であるが、各硬貨が回転ディスクから排出される前の状況の装置が示してある。6つの近接センサS 1乃至S 6の1つは、選別ヘッド内の6つの出口通路350乃至355の各々の外縁部に沿って取り付けられている。センサS 1乃至S 6を出口通路内に配置することにより、各センサは、1つの特定の金種の硬貨に指定され、従って、硬貨の金種を判断するため、センサの出力信号を処理する必要がない。センサS 1乃至S 6の有効界は、全て半径R gの丁度外側に配置されており、この半径位置にて、全ての金種の硬貨の外縁部は、出口通路350乃至355に達する前に整列され、このため、各センサは、その出口通路に入った硬貨しか検出せず、その出口通路を迂回する硬貨は検出しない。このように、図38において、硬貨が出口通路を横断するときに、全ての硬貨の外縁部が沿って動く周方向経路は、一点鎖線曲線R gで示してある。最大の金種の硬貨(例えば、米国の50セント硬貨)しか6番目の出口通路355に達しないから、この出口通路内のセンサの位置は、その他の出口通路350乃至354における程、臨界的である必要はない。
各出口通路は、多くの従来のディスク型硬貨選別装置の出口通路に使用される湾曲した側壁ではなく、図38に示した直線状の側壁を備えることが好ましい。この直線状の側壁は、最後の硬貨が検出された後に、駆動モータのジョギング作動(jogging、間欠的な作動)モード中、硬貨が出口スロットを通って動き易くするが、この点に関しては、以下に更に説明する。
硬貨がそれぞれのセンサの下流で動くのを確実に監視すると共に、各硬貨を確実に検出するため、出口通路350乃至355の各々は、硬貨を回転ディスクの弾性的な上面に押し込み得るような寸法としてある。この押し込み動作は、出口通路の深さの関数のみならず、選別ヘッドの最下面とディスクの最上面との間の隙間の関数でもある。
硬貨が回転ディスクの弾性面内に押し込まれるようにするため、各出口通路350乃至355の深さは、その通路から排出される硬貨の厚さよりも実質的に小さくなければならない。10セント硬貨の通路350の場合、この通路の上面356は、図42及び図43に図示するように傾斜させてあり、その通路を通る硬貨を傾動させ、これにより、摩耗した10セント硬貨がその出口通路内に保持されるようにする。図42から理解されるように、センサS 1も傾斜させてあり、このため、センサの面は、その上を通過する硬貨に対して平行である。
10セント硬貨の通路350の上面356が傾斜しているため、通路350の領域内の全ての外壁が実質的に不要となる結果、10セント硬貨の通路は、整列凹所357内まで伸長している。通路350の外縁部が、半径R g内にある領域において、10セント硬貨の通路の上面は、外壁358を形成し得るように平坦としてある。この外壁358は、硬貨が出口通路の1つに入る前に、硬貨が整列半径R gを越えて外方に移動するのを防止する。以下に詳細に説明するように、硬貨を支承するディスクは、一定の停止状態下で僅かに反動し、外壁358がなければ、一部の硬貨は、そのディスクの僅かな反発動作により、半径R gを越えて外方に移動してしまう。壁358は、硬貨を半径R g内に保持し、これにより、硬貨がその出口通路に達する前に、硬貨が半径R gの外側に動いた場合に生じる誤選別の可能性を防止する。壁358と境を接する領域における通路350の内壁は、その縁部に係合する硬貨を外壁358に向けて付勢し得るよう、約45°の角度のテーパーが付けられていることが好ましい。
この傾斜面356は、出口通路の出口縁部350の内側にて終端となっており、平坦面360及び外壁361を形成する。この壁361は、上述の壁358と同様の目的を果たす、即ち、この壁は、ブレーキを掛けて停止した後にディスクが反動するとき、硬貨が出口通路350の内壁から離れる方向に動くのを防止する。
図38、図41及び図43に図示するように、各出口通路の出口端は、通路の側壁に対して略垂直な縁部に沿って終端となっている。例えば、図41乃至図43に示した10セント硬貨の出口通路350の場合、その出口通路は、縁部350aにて終端となっている。選別ヘッドの上方部分は、縁部350aを越えて外方に伸長するが、ヘッドの該部分は、ディスク及び硬貨の上方から離間されている(図43参照)ため、何ら機能上の重要さを持たない。
その通路から排出すべき最後の硬貨の後にもう1つの硬貨が近接して続くとき、出口通路の出口縁部が該通路の側壁に対して垂直であることは有利である。即ち、後続の硬貨がその通路内に依然として完全に保持されている間に、先の硬貨は、その通路から完全に排出することが出来る。例えば、所望のバッチ内のn硬貨という最後の硬貨の後に近接して、次のバッチの最初の硬貨である硬貨n+1が続く場合、硬貨nを排出した後であるが、硬貨n+1を排出する前に、ディスクを停止させなければならない。このことは、出口通路の出口縁部が側壁に対して垂直であることでより容易に実現することが出来る。
センサS 1乃至S 6の任意の1つが、所定の計数中に最後の硬貨を検出すると直ちに、駆動モータを不作動にし、又は非係合状態にし、ブレーキを作動させることでディスク359が停止される。好適な作動モードにおいて、ディスクは、「最後」、即ちn番目の硬貨の後縁部がセンサから分離すると直ちに、最初に停止され、このため、ディスクが停止したとき、そのn番目の硬貨は依然としてその出口通路内にある。次に、そのn番目の硬貨の後縁が、その出口通路の出口縁部から分離する迄、一又は複数の電気パルスにより駆動モータをジョギング作動(jogging)させることにより、そのn番目の硬貨は排出される。硬貨の後縁をそのセンサからその出口通路の出口縁部まで動かすのに必要とされる正確なディスクの動作は、各金種の硬貨毎に経験的に求めて、制御システムの記憶装置に記憶させることが出来る。次に、そのn番目の硬貨の検出後、エンコーダ・パルスを使用して実際のディスクの動きを測定し、このため、n番目の硬貨がその出口通路の出口縁部から分離する正確な位置にてディスク359を停止させることが出来、これにより、そのn番目の硬貨に続く硬貨は一切、排出されないことが確実となる。
任意の金種のn番目の硬貨の検出後に、モータ及びブレーキを制御するソフトウェア・ルーチンのフローチャートが図44乃至図46に示してあり、また、これに対応するタイミング図が図47及び図48に示してある。このソフトウェア・ルーチンは、6つの近接センサS 1乃至S 6及びエンコーダ212からの入力信号を受け取り且つ異なる金種の硬貨に対して手操作で設定した限界値を受け取るマイクロプロセッサと協働して作用する。マイクロプロセッサからの出力信号を使用して、ディスク359の駆動モータ及びブレーキを制御する。このプログラムの一つの利点は、唯一の駆動モータとしての簡単な交流誘導モータ(インダクションモータ)、及び簡単な電磁ブレーキを使用することを可能にする点である。図44a、図44bのチャートに示したルーチンは、硬貨がセンサの界に入るか又はその界から出ることに起因する変化か否かに関係なく、センサS 1乃至S 6 の何れかからの出力信号が変化する毎に開始する。マイクロプロセッサは、最小の硬貨がそのセンサを横断するのに必要な時間よりも短い時間で6つの全てのセンサからの出力信号の変化を処理することが出来る。
図44aのルーチンの最初の段階は、センサ信号が硬貨の前縁を表現するか否か、即ち、そのセンサの出力の変化がセンサの界に金属が入ったことに起因するか否かを判断する段階500である。このセンサ出力の変化は、センサの界から金属が出るとき異なったものとなる。段階500の答えが是であるならば、ルーチンは、段階501に進み、同一のセンサで検出したその前の硬貨の縁部が硬貨の後縁であったか否かを判断する。否の答えであるならば、システムがこのルーチンを開始させたセンサの出力信号は誤りであったことを示し、このため、システムは直ちにそのルーチンを終了させる。段階501における是の答えは、センサが出口スロット内の新たな硬貨の前縁を検出したことを確認し、この事実は、段階502にて記憶される。段階503は、硬貨の幅計数器を再設定し、次に、この計数器は、後縁が検出される迄エンコーダ・パルスを計数する。段階503の後、システムは、このルーチンを終了させる。
段階500の否の応答は、丁度、検出したセンサ出力が硬貨の前縁を表示しないことを示し、このことは、それが後縁でないことを意味する。この否定的な応答により、ルーチンは段階504に進み、同一のセンサにより検出されたその前の硬貨の縁部が前縁であったか否かを判断する。その答えが是であるならば、システムは、その前に硬貨の前縁を検出したことに続き、硬貨の後縁を検出したことを確認する。段階504におけるこの肯定的な応答により、ルーチンは段階505に進み、ここで、後縁が丁度、検出された事実が記憶され、次に、段階506は、前縁の検出と後縁の検出との間の間隔内で計数されたエンコーダ・パルスが適正な数のエンコーダ・パルスであるか否かを判断する。段階504又は段階506の何れかにおける否定的な答えにより、システムは、該システムがこのルーチンを開始することになったセンサの出力信号が間違いであったと結論付け、このため、そのルーチンを終了させる。
段階506における肯定的な答えは、新たな硬貨の前縁及び後縁の双方が出口通路を通じて適正な方向に動いていることを妥当に検出したことを確認し、このように、ルーチンは、段階507に進み、その検出された硬貨がその特定の金種のn+1番目の硬貨であるか否かを判断する。その答えが是であるならば、ルーチンは、エンコーダからの出力パルスを計数することにより、この硬貨の動きを追跡する。
段階509にて、ルーチンは、駆動モータが既にジョギングモードにあるか否かを判断する。その答えが是であるならば、ルーチンは段階511に進み、この特別な金種の硬貨がモータのジョギング作動を必要としていることを示すフラグを設定する。段階509にて否定的な応答であれば、段階511にてフラグを設定する前に、段階510にてジョギング作動モード(以下に説明する)が開始される。
段階512にて、図44bのルーチンは、直近に検出された硬貨がその特定の金種の硬貨に対するn番目の硬貨の限界値を越えているか否かを判断する。その答えが是であるならば、その特定の金種の計数値は、次の硬貨の計数に使用すべく、段階513にて保持レジスタに加えられる。段階512における否定的な応答により、ルーチンは、段階514に進み、ここで、その特定の硬貨の計数値が、現下の計数値のレジスタに加えられて、次に、段階515は、そのレジスタの現下の計数値がその特定の金種の硬貨に対するn番目の限界値に達したか否かを判断する。その答えが否であるならば、そのルーチンから終了する。その答えが是であるならば、段階516にてタイマーが始動して、その時間間隔が終了時迄に、この特別の金種の硬貨がそれ以上検出されない場合、0.15秒のような所定の時間間隔が満了したときにディスクを停止させる。この最終的な段階516の目的は、n番目の硬貨が排出されたときにディスクを停止させることであり、n番目の硬貨がその通路内のセンサで検出された後、その出口通路から排出されるのを確実にするのに十分な長さの時間間隔を選択する。この時間間隔が満了する前に同一金種のそれ以上の硬貨が検出されない場合、ディスクは、その所定の時間間隔が満了する前に停止させて、ジョギング作動シーケンス・ルーチンに関して以下により詳細に説明するように、更なる硬貨が排出されるのを防止するため、ディスクを停止させることが出来る。
図44bのルーチンにて、段階510に達したとき常に、図45a及び図45bのジョギング作動シーケンス・ルーチンを開始する。このルーチンの最初の2つの段階は、駆動モータを停止させ、ブレーキを作動させる段階600、601である。これは、図47、図48のタイミング図の時間t 1であり、また、時間t 1、t 2間の所定の時間間隔を測定するため、時間t 1にてタイマーも始動させる。この時間間隔は、図47、図48の速度及び位置曲線から理解し得るように、ディスクが完全に停止されるようにするのに十分長いように選択する。図45aのルーチンの段階602は、時間t 2に達したときを判断し、次に、段階603にて、ブレーキが解除される。
2種以上の金種の硬貨に対し、当時に、又は少なくとも同時に極く近い状態でn+1番目の硬貨に達することが可能であることが理解されよう。このように、図45aのルーチンの段階604は、検出された多数のn+1番目の硬貨の何れかがその最終位置に最も近い位置にあるかを判断する。勿論、1つの金種に対してのみ、n+1番目の硬貨が検出されたならば、次に、その金種の硬貨は、段階604にて選択される。次に、段階605は、選択した金種のn+1番目の硬貨がその最終位置にあるかどうかを判断する。この最終位置は、n+1番目の硬貨が出口通路から完全に排出される程、十分に前進したが、そのn+1番目の硬貨を出口通路内に保持し得なくなる程には前進していない点である。理想的には、n+1番目の最終位置は、n+1番目の硬貨の前縁がその出口通路の出口縁部350aと整合される位置である。
n+1番目の硬貨がその最終位置に達したとき、段階605は、肯定的な応答を発生し、ルーチンは、段階606に進み、ここで、n番目の硬貨が排出されたことを示すメッセージが表示される。次に、ルーチンは終了する。段階605の応答が否である場合、段階607にて駆動モータを作動させ、また、段階608にてブレーキを作動させる。これは、図47及び図48のタイミング図の時間t 3である。段階609にて測定した所定の遅延時間後、時間t 4(段階610)にてブレーキが解除される。ブレーキが解除される時点t 4まで、ブレーキは駆動モータを拘束し、このため、駆動モータが作動されたときでも、ディスクは静止したままである。しかしながら、時間t 4にてブレーキを解除すると、駆動モータは、ディスクを回転させ始め、これにより、n+1番目の硬貨及びn番目の硬貨の双方を出口通路に沿って前進させる。
段階611は、n+1番目の硬貨が所定の数のエンコーダ・パルスを通じて前進されたときを判断する。段階611が肯定的な応答を発生させると、段階612にてブレーキが再度掛けられ、段階613にてモータが不作動にされる。これは、タイミング図の時間t 5である。次に、ルーチンは段階602に戻り、ジョギング作動シーケンスを繰り返す。このジョギング作動シーケンスは、段階605がn+1番目の硬貨が所望の最終位置に達したことを表示するまで必要な限り、何回も繰り返される。上述したように、この最終的な位置は、n番目の硬貨が出口通路から排出されることを確実にし、また、n+1番目の硬貨が出口通路から排出されないようにするのを確実にする位置にn+1番目の硬貨がある位置である。次に、ルーチンは、段階606にて限界メッセージを表示した後、終了する。
図47のタイミング図で表示するように、時間t 4にてブレーキを急激に解除する代わりに、ブレーキは段階610にて一部のみを作動させ、次に、図46のサブ・ルーチン及び図48のタイミング図に従って漸進的に解除してもよい。この「柔らかい」ブレーキ解除モードにおいて、段階614は、時間t 4後の短い時間増分を測定し、これら時間増分の各々の終了時に、段階615は、ブレーキが完全に作動しているか又は完全に解除されているか否かを判断する。その答えが是であるならば、サブ・ルーチンは段階611に進む。その答えが否であるならば、段階616にてブレーキ力が僅かに弱くされる。段階615が肯定的な応答を発生する迄、ジョギング作動シーケンスが繰り返される毎にこのサブ・ルーチンが繰り返される。これに起因するブレーキの「柔らかい」解除は、図48の時間t 4後のブレーキ曲線における段階で示してある。
図49に示した追加のサブ・ルーチンは、ブレーキに供給される励起電流を自動的に調節して、線の電圧、温度、及びブレーキを作動させた後の停止距離に影響を与えるその他の変数の変動を補正する。このサブ・ルーチンの段階700は、ブレーキが解除される毎に停止距離を測定する。次に、段階701は、その測定した停止距離が所定の公称停止距離よりも長いか否かを判断する。その答えが是であるならば、段階702にてブレーキ電流を増大し、その答えが否であるならば、段階703にてブレーキ電流を減少させる。次に、このサブ・ルーチンが終 了する。
図50及び図51の変更実施例において、n番目の硬貨が実際にディスクから排出されたことを確認するため、各出口通路の端部にてディスクの外側には、第二のセンサS′が設けられている。この構成により、エンコーダは一切不要であり、図52のソフトウェア・ルーチンを利用することが出来る。図51に図示するように、第二のセンサS′は、ディスク402を越えてヘッド401の伸長部に取り付けられた光源400と、出口シュート404の底部壁に取り付けられた光検出器403とにより形成されている。
図52のルーチンは、段階650にて開始し、第一のセンサにおいて検出された硬貨がその金種の所定の数の金種のn番目の硬貨であるか否かを判断する。その答えが否であるならば、そのルーチンは終了する。その答えが是であるならば、サブ・ルーチンは、モータを不作動にし、ブレーキを作動させることにより、段階651にてディスクを停止させる。次に、段階652は、n番目の硬貨が第二のセンサS′により検出されたか否かを判断する。
n番目の硬貨が第二のセンサS′により検出されないことを示す否定的な答えが段階652にて発生される限り、ルーチンは段階654に進み、この段階がブレーキを解除し、制御パルスでモータを瞬間的に励起させることにより、モータをジョギング作動させる。段階655にてモータは再度直ちに不作動にされ、ブレーキが掛けられる。次に、ルーチンは段階652に戻る。
段階652が、n番目の硬貨が第二のセンサにより検出されたことを表示する肯定的な答えを発生させるとき、「バッグ満杯」ルーチンが、段階653にて開始する。この「バッグ満杯」ルーチンは、満杯のバッグが除去され、空のバッグと交換される迄、ディスクが静止したままであることを確実にする。
図53及び図54には、第二のセンサS′が出口シュート410内に完全に配置された別の変更実施例が示してある。この場合にも、第二のセンサS′は、光源411と、光検出器412とにより形成されるが、この場合、その双方の要素は、出口シュート410内に取り付けられている。また、光源411及び検出器412は、この位置にて排出される特定の金種の硬貨の径に略等しい距離、ディスクの外縁部から離間されている。従って、センサS′が新たな硬貨を検出するとき、その硬貨は、常に、既にディスク及び選別ヘッドから解放されている。
図55には、図16に示したエンコーダ212に代えて使用される好適なエンコーダ800が示してある。該エンコーダ800は、金属製ディスク803の外周に設けられた歯車の歯802とかみ合う歯車801を備えている。これら歯車のかみ合いにより、エンコーダ800は、ディスク803の回転動作を確実に追跡する。
次に、図56を参照すると、マイクロプロセッサ利用の制御装置810を利用して、回転する硬貨ディスク808に乗った硬貨の排出を制御する、本発明によるもう一つの硬貨取扱い装置が示してある。該制御装置810は、静止型ヘッド811に埋め込まれた硬貨センサ809及びエンコーダ816に応答して、モータ駆動装置817を介してブレーキ812及び交流モータ814を制御する。硬貨センサ809は、該センサを通過する各金種の硬貨の数を計数するのに使用される一方、エンコーダ816は、速度減速機819の変位角度を監視するのに使用される。硬貨センサ809は、図17、図24、図29、図38に関して説明したように、多数の方法で具体化することが出来る。
図57、図58に図示するように、速度減速機819は、モータ駆動シャフト821を歯車822に結合するリッジ付きベルト820、又は歯車列824、或いは、その両型式の速度減速機の組み合わせを利用して、具体化することが出来る。米国特許第5,021,026号及び同第5,055,086号に図示されたようなこの型式の速度減速機は従来通りである。
速度減速機819のモータ回転軸側を監視し得るように、エンコーダ816の形態を設定することにより、モータ回転軸821の各回転は、硬貨ディスク808の動作角度の一部にしか変換されず、これにより、硬貨ディスクの位置を正確に監視することが可能となる。例えば、5対1の歯車比を有する速度減速機819を使用することにより、モータ回転軸821の100°の回転動作は、硬貨ディスク808の僅か20°の回転にしか変換されない。制御装置810は、この動作変換機構を利用して、硬貨が静止型選別ヘッド上の硬貨センサにより検出されたならば、その硬貨がどれだけ遠くまで進んだかを正確に判断することが出来る。
図59は、図56に示されたシステムの模範的な作動のためのタイミングを示している。Iによって図示された、図59aのタイミングダイヤグラムの最初のラインは、硬貨センサ809からの信号出力を示している。そこでは、特定の金種の硬貨の100番目の硬貨がリミット硬貨(すなわち、限界硬貨)として使用される。タイミングダイヤグラムのうち第2及び第3のラインII及びIIIは、それぞれ、モータ814の速度と、モータ814へのパワーコントロール信号すなわち電力制御信号(オンあるいはオフ)を示している。コントローラ810は、パワーコントロール信号(ラインIII)を使用することにより、モータの速度を制御し、モータをオンあるいはオフさせるためのパワーを切り替え、そして、ブレーキ812を選択的に作動させる。ブレーキ電流のタイミングと大きさは、ラインIVに示されている。ラインVは、コントローラ810によって使用される内部タイミング信号を表している。これによって、リミット硬貨を感知するまでの時間が長過ぎたか否かを決定する。
ある特定の金種の100番目の硬貨をリミット硬貨として、また、その金種の95番目の硬貨をプリリミット硬貨(すなわち、リミット前の硬貨)として、コントローラがプログラムされていた場合、コントローラは、プリリミット硬貨が硬貨センサによって感知されるまで、最大速度でモータを回転させる。プリリミット硬貨が感知されたとき、コントローラは、回転しているディスクの減速を直ちに開始し、次いで、リミット硬貨が感知され選別されて排出されるまで、ディスクをゆっくりと進める。これにより、ディスクが硬貨を選別するときの速度が高速であったとしても、予め選択されたリミット硬貨を越えて、いかなる硬貨も排出されないということが保証される。
この目的を達成するために、プリリミット硬貨の感知に応答して、コントローラは、(図示されていない)リレーやソレノイドや他の装置に信号を送出し、モータへのパワーの供給を遮断する。遮断信号のタイミングは、図59aのラインIIIのモータパワーコントロール信号のうち最初に下降するエッジに示されている。モータへのパワーの供給が阻止されるのとほぼ同時に、コントローラは、ブレーキに信号を送り、回転ディスクに最大の制動力を加える。この信号のタイミングは、ラインIVで、ブレーキ電流信号のうち最初に立ち上がるエッジとして示されている。短時間後、換言すればディスクの回転の約50度以内に、回転ディスクは、ラインIIの速度プロットのうち第2番目の水平ラインによって示されているように、最大速度(例えば、1分間に360回転)から静止する。ディスクが50度回転するその間に、硬貨センサは、ラインIに示された96番目の硬貨と97番目の硬貨とを感知する。
ディスクが停止してから短時間の後、コントローラは、回転ディスクへの制動力を減少させるための信号をブレーキに送出する。この信号のためのタイミングが、ブレーキ電流信号の第1の降下エッジのようにラインIVに示されている。この第1の降下エッジの後ろに図示されているように、この減少制動力は、0.5アンペアの電流レベル、すなわち、最大制動力の約10パーセントに対応している。この減少レベルの制動力状態で、コントローラは、次に、モータを再び回転させ、同時に、2分間の内部タイマーを作動させる。ディスクは、再び回転を始める。しかし、その速度は、例えば、120RPM(1分間に120回転)のように大変遅くなっている。
ディスクのゆっくりとした回転は、3つの事象のうち最も早いものが起きるまで、続けされる。
第1の事象は、リミット硬貨を越えた最初の硬貨(リミット+1)が感知されたという指摘をコントローラが受けるということである。この状態が起きたならば、コントローラは、ブレーキを稼働させ、同時にモータへのパワーの供給を停止する。ディスクの回転が止まるまでに、リミット硬貨は、回転されて適当な硬貨出口通路から排出されることとなる。
第2の事象は、リミット硬貨が感知されてから100ミリセカンドが経過したことを示すタイミング信号に基づいている。このタイミング信号は、コントローラでの内部のタイミング信号であることが好ましい。リミット硬貨が減速度状態で感知された後、ディスクが100ミリセカンドの間回転すると、コントローラは、リミット硬貨が排出されたと推測する。100ミリセカンドの期間は、ディスクの減速度、ディスクの大きさ、及び硬貨の排出通路に対するセンサの位置に基づいて選択されたものである。
第3の事象は、図59bのラインVに示された2秒間タイミング信号に基づいている。パワーすなわち電力がモータに供給され減速度(120RPM)モードを開始すると、コントローラは、内部カウンターを使用して2秒間タイミング信号を開始するのである。2秒間が経過した後、最初の2つの状態が起きていないか、あるいは最初の2つの状態に差し迫っていないとすると、コントローラは作動する。最大速度の選別を追加して行うことによりリミット硬貨を生じるだろうという予想において、コントローラは、リミット硬貨が感知されカウントされるまで、ディスクへの制動力を完全に除去する。もし、リミット硬貨の後に複数の硬貨があるのならば、最大速度回転の再開によって硬貨の排出が過剰になるということが典型的には起こるであろう。その過剰排出量は、低速度段階(例えば、120RPM)でカウントされた硬貨の数による。最も最悪の場合の過剰排出量は、選別機の固有の過剰排出量(SIO、sorter inherent overage)よりも少なくなるであろう。このSIOは、ディスクが最大速度から停止したときの、特定の金種の硬貨の、最悪の硬貨過剰排出量である。
正確な停止が成し遂げられない可能性は大変低く、その可能性は、リミットになる直前における硬貨の分配状況に依存する。この可能性は、次のように数学的に説明される。最後のN枚の硬貨がディスクのR回転内に見つけられるならば、そのとき、過剰排出量はゼロとなる。ここで、Nは前記SIOであり、Rは減速度モードで許容されるディスク回転数である。N及びRのための典型的な値は、それぞれ5及び4である。実際の過剰排出量は、前記SIO数よりも常に少なくなるであろう。Rの値は、いくらか任意のものであり、所望により、特定の硬貨の選別用途に合うように変更することができる。
選択された金種の5枚の硬貨がディスクの4回転以内に見つからない可能性は、比較的低い。
第1の事象あるいは第2の事象のどちらかの発生又は第3の事象でのリミット硬貨の感知に応答して、コントローラは、適当な信号を送出してディスクを直ちに停止させる。モータへのパワーの供給が断たれ、コントローラは、最大限の制動力を回転ディスクに加えるようにブレーキに命令する。この段階の間、ディスクは、約7度回転した後、停止する。第1の事象に応答してディスクを停止させることが、図59aに図示されている。例えば、コントローラが、リミット硬貨の次の硬貨を感知したことに対応する信号の後端(ラインI)を受信したことに応答して、モータへのパワーの供給は、図示されているように、ラインIIIの第2の後端にて断たれる。
上記3つの事象のうち第1及び第2の事象の発生を決定するようにコントローラをプログラムする代わりとして、回転ディスクの外側に配置された第2のセンサを、エンコーダと組み合わせて使用し、リミット硬貨がディスクから排出された時に、それをコントローラに指示できるようにしてもよい。この外側に配置したセンサでは、延長時間の後にリミット硬貨が感知されなかった場合の問題の解決にはならないので、この実施例においては、コントローラは、上述した第3の事象の発生の決定と該事象の発生に対する反応についてプログラムされている。上述した任意の実施例のディスク構造を、外側配置のセンサと組み合わせて使用して、このアプローチを成し遂げるようにすることもできる。上述した外側配置の硬貨センサは、図29において、硬貨排出出口通路の一つに関して示されている。その外側配置の硬貨センサは、S7として点線で図示されている。
図59bは、他のタイミングダイヤグラムである。このダイヤグラムは、上記第3の事象に応答して、図56のシステムの作動を示している。図59aと図59bのタイミングダイヤグラムの信号を比較することによって、このシステムの作動は、99番目の硬貨の感知まで同じであることが理解される。しかしながら、この硬貨を感知した後、リミット硬貨は、図59bのラインVによって示されるタイミング信号の2秒間以内に感知されていない。2秒間の終わりにおいて、コントローラは、ディスク上での制動力を完全に解除し、その結果、リミット硬貨が感知されるまで、ディスクの回転が最大速度に上昇する。2秒間が終わると(すなわち、図59bのラインVによって示される信号の後端が生じた場合)、図示されているように、モータの速度は、図59bのラインII上の最大速度の360RPMに向けて上昇し始める。
あるいはまた、コントローラは、所定の時間だけディスクの回転速度を上昇させてゆき、その後、リミット硬貨が到達したか否かを示す信号、および、リミット硬貨が到達していないなら不足枚数はどれだけかを示す信号を、コントローラがシステムユーザに表示するようにプログラムされるようにしてもよい。
図56のシステム配置による受け入れ可能な硬貨選別システムは、ヘッドに内蔵されたセンサを備えるよう、図56に図示されたように変更されたカミンズモデル(Cummins Model)3400で使用される、13インチ直径の正確なバッグストップ選別ヘッド(exact bag stop 13−inch diameter sorting head)を備えている。
図60は、低速度(120RPM)モードを得ることができる図56に示されたACモータ(交流モータ)を制御するシステムを示している。図60のブロックダイヤグラムは、ACモータの速度を示す信号を提供するタコメータ840と、2つのコンパレーター842及び844とを備えている。コンパレーター842及び844は、タコメータ840によって提供される信号を使用して、モータの速度を高速度しきい値V H及び低速度しきい値V Lと比較して、モータがあまりに速く回転しているときとあまりに遅く回転しているときとを決定する。高速度しきい値V Hと低速度しきい値V Lとの平均がディスクの低速度回転に対応するように、高速度しきい値V Hと低速度しきい値V Lとを設定することによって、モータへのパワーの供給を制御し、ディスクの低速度回転に対応する平均速度が維持される。例えば、所望の平均速度が120RPMの場合、高速度しきい値V Hを125RPMのディスク速度に対応するレベルに設定でき、低速度しきい値V L を115RPMのディスク速度に対応するレベルに設定できる。ディスクの速度が125RPMの制限を越えたとき、コンパレーター842の出力は、モータへのパワーの供給を止めるべきであるということを示すハイレベルの出力信号を供給する。ディスクの速度が115RPMの制限値より下がったとき、コンパレーター844の出力は、モータへのパワーの供給を元に戻すべきだということを示すローレベル出力信号を供給する。この方法において、モータへのパワーの供給は、オン及びオフというパルスで送られ、ディスクの速度が制御されるようになっている。
コンパレーター842からの出力信号はS−Rフリップフロップ846のR(リセット)入力に接続されており、コンパレーター844からの出力信号はS−Rフリップフロップ846のS(セット)入力に接続されている。S−Rフリップフロップ846は、S−R入力での信号に基づいた出力信号Qを供給する。出力信号Qは、ANDゲート850とORゲート851を介して、ACモータへのパワーの供給を制御するスイッチ848に接続されている。コンパレーター844の出力がハイになっているとき、S−Rフリップフロップ846は、ハイレベル出力信号を供給する。これによって、パワーがモータに供給され、モータの速度が上昇する。コンパレーター842の出力がハイになっているとき、S−Rフリップフロップ846は、ローレベル出力信号を供給する。これによって、スイッチ848は、電源をモータから切り離し、モータが減速する。タコメータによって供給される信号が、高速度しきい値V Hと低速度しきい値V Lとの間にある速度にモータの速度が対応していることを示しているとき、コンパレーター842及び844の出力はローになり、S−Rフリップフロップ846は状態を変化させない。
コンパレーター842の出力がハイのとき、コンパレーター844の出力をハイにすべきでない。なぜなら、コンパレーター842及び844が相互に排他的な信号を供給することになるからである。モータは速すぎるか遅すぎるかのどちらかであり、速すぎて且つ遅すぎるということはできない。コンパレーター842及び844とフリップフロップ846とに電源を投入することで、この論理的な境界が侵されれないことを保証するために、R−C回路852が、ANDゲートと組み合わせて使用されている。ANDゲートは、S−Rフリップフロップ846のS入力に設けられている。そのため、R−C回路852のRC時定数は、コンパレーター842及び844とフリップフロップ846に十分電源が供給されるまで、ANDゲート854を介してS−Rフリップフロップ846のS入力端子がローに維持されるように、選択されている。
ANDゲート850は、S−Rフリップフロップ846からのQ出力と、コントローラから低速度許可信号を受ける。その結果、コントローラが低速度許可信号(ハイ)を供給したときのみ、低速度モードが有効となる。コントローラが低速度許可信号を供給しないとき、ANDゲート850の出力はローとなり、フリップフロップ846は無能力になる。
ORゲート851は、ANDゲート850からの出力と、コントローラからの最大速度許可信号とを受ける。その結果、モータは、コントローラが最大速度許可信号(ハイ)を供給するとき、最大速度で作動する。コントローラが最大速度許可信号を供給していないとき、ORゲート851の出力は、S−Rフリップフロップ846からのQ出力と低速度許可信号とによって制御される。パワーのモータへの供給を停止するための、コントローラは、低速度許可信号と、ロー状態の最大速度許可信号を送出する。
さて、図61に移ると、フローチャートは、多数の金種の硬貨から特定の金種の硬貨を選別しカウントするための図56−図60の内容にしたがって、(例えば、マイクロコンピュータを使用することによって実行される)図56のコントローラがどのようにプログラムされているかを示している。実質的な実行はブロック860で開始する。そこでは、コントローラは、レジスタの初期化、ディスプレイの初期化、及びタイマーの最新化などのバックグラウンドコントロール機能を実行する。ブロック862において、コントローラは、モータを回転させることによって、また、もし制動力があるならディスクから制動力を解除することによって、最大速度選別を開始する。
ブロック862から、フローは、ブロック864あるいはブロック866に進む。ブロック864は、割り込みルーチンを示している。この割り込みルーチンは、(特定の硬貨の金種用の)硬貨センサに応答して実行される。その硬貨センサは、硬貨が感知されたことをコントローラに報告する。割り込みルーチンは、ブロック862−882の任意のブロックから入り込むことができるようになっている。割り込みルーチンを使用して、特定の金種の硬貨のためのカウント数を増加させるようになっている。割り込みルーチンが完了すると、あるいは硬貨が感知されないならば、フローはブロック866に進む。ブロック866では、コントローラが、硬貨のカウントがプリリミットカウント(prelimit count)すなわちN−1に到達したか否かを決定する。もし、硬貨のカウントがプリリミットカウントに到達しているならば、フローはブロック868に進む。ブロック868では、コントローラがプリリミット速度(prelimit speed)を作動させ、2秒間のタイムアウトのためのカウントダウンを開始する。もし、硬貨のカウントがプリリミットカウントに達していないならば、フローはブロック870に進む。ブロック870では、コントローラが、最新に感知された硬貨がリミット硬貨か否かを決定する。
ブロック870では、最新に感知された硬貨がリミット硬貨でないならば、フローは、ブロック872に進む。ブロック872では、コントローラは、この硬貨がリミット硬貨の後の最初の硬貨か否かを決定する。もし、その硬貨がリミット硬貨の後の最初の硬貨であるのならば、フローはブロック874に進む。ブロック874で、コントローラは、モータから電源を切り離し、最大の制動力をディスクに加える。もし、硬貨がリミット硬貨の後の最初の硬貨でないならば、コントローラは、プリリミットカウントに到達していないと結論を下し、フローはブロック866に戻る。ブロック866で、コントローラは、ディスクによる選別を最大速度で行い続ける。
ブロック866及び868に戻って、コントローラがディスクをプリリミット速度で駆動し始めると、コントローラは、該コントローラの内部タイマーをチェクし、2秒間が経過したか否かを決定する。これは、ブロック876で示されている。したがって、この2秒間が経過していない間、フローは、ブロック868から、ブロック876、ブロック868、ブロック876というように進む。この2秒間が終了すると、このループから抜け、フローはブロック876からブロック878に進む。ブロック878では、コントローラは、2秒間が終了したということを示すために、フラグ(2秒フラグ)をセットする。ブロック878から、フローは、ブロック862に進む。ブロック862では、最大速度での選別が再開される。
この2秒間が終了する前に特定の金種の硬貨が感知されるならば、フローは、このループからブロック864に進む。ブロック864では、硬貨のカウントが増加される。上述したように、フローは、ブロック864からブロック866に戻るが、この瞬間、ディスクはプリリミット速度で走行している。
ブロック870で、もし、コントローラが、リミット硬貨が感知されたということを決定するならば、コントローラは、上述した100ミリセカンドタイムアウトを使用して、カウントダウンを開始する。コントローラは、次に、100ミリセカンドタイムアウトを監視するか否かを決定しなければならない。この決定は、ブロック880に図示されている。ブロック880で、コントローラは、2秒フラグがセットされているか否かを質問する。もし、このフラグがセットされているならば、次いで、システムは最大速度で作動し、プリリミット速度を作動させるための2秒間が終了し、したがって、100ミリセカンドタイムアウトが未決定となる。フローは、ブロック880からブロック874に進み、選別作動を停止させる。
ブロック880で、もし、2秒フラグがセットされていないならば、そのとき、システムは、プリリミット速度で作動し、コントローラは100ミリセカンドタイムアウトを監視する。フローは、ブロック880からブロック882に進む。ブロック882で、コントローラは、100ミリセカンドタイムアウトの監視を開始する。このタイムアウト期間が終了するまで、コントローラは、ブロック882のループにとどまり、ブロック864での割り込みルーチンによって、ブロック883のループから抜け出ることとなる。もし、このループが割り込みルーチンによって抜け出たならば、フローは、ブロック866、ブロック870、ブロック872に戻る。そこでは、コントローラは、感知された硬貨がリミット硬貨の後ろの硬貨であることを決定する。そのとき、コントローラは、ブロック874で図示されているように、モータへのパワーの供給を遮断する。もし、タイムアウトによって、このルーチンから抜け出るのならば、フローは、また、モータへのパワーの供給を遮断するためにブロック874に進む。
フローは、ブロック874からブロック880に進み、そこで、2秒フラグがリセットされ、その特定の金種の硬貨のための選別作動が終了する。
図62は、図56に示されたものと同様な硬貨選別システムである。しかし、このシステムは、2つの速度減速機900及び902とクラッチ904とを備えるように変更されている。図62に図示されたモータ906は、AC(交流)電源によって駆動されるモータあるいはDC(直流)電源によって駆動されるモータとすることができる。その他の点においては、共通の参照符号が、同じタイプの要素に対して図56及び図62において使用されている。
速度減速機900及び902とクラッチ904とによって、図62のシステムは、選別された硬貨の排出を制御する品質レベルは同じとなっているが、図56に示されたシステムよりもかなり高速度に選別をすることができる。速度減速機900及び902は、図57あるいは図58に示された相対的配置を使用することによって、構成することができる。速度減速機900は、モータ906とディスク(すなわち、ターンテーブル)808との間に4:1の減速比を与えており、速度減速機902は、モータ906とディスク808との間に3:1の減速比を与えている。モータ906は、AC電源あるいはDC電源によって駆動することができる。
図63は、図62のシステムの好ましい作動を図示している。選別機は、時間T1で開始する。選別機は、時間T2で公称選別速度V S到達する。V Sの値は、選別工程(硬貨の挙動)や特別な用途の要求次第である。例えば、V Sの値は500RPMとされる。
時間T3で、すなわち、リミット前の予め定められた硬貨の数となったところで、選別機は差し迫ったリミットについて警告される。その結果として、テーブル速度は、選別速度(V S=500RPM)からリミット速度V Lに減速される。V Lの値は、制動トルクやディスク(すなわち、ターンテーブル)の慣性に依存する。この例において、V Lの値は、360RPMとなっている。
最後に、時間T4でリミット硬貨が検出され、選別機が停止する。約20度の停止距離によって、リミット硬貨はバッグ内に置かれ、リミット硬貨の直後にある硬貨は、選別ヘッド内に保持されることになる。
もし、エンコーダからのトラッキング信号によって示されるように、あるいは外側配置のセンサ(例えば、図29のS7)からの信号がないことから知らされるように、リミット硬貨を排出するための停止距離が短くなってしまったならば、コントローラは、ジョギング運動(jog)段階を作動させる。これは、時間T5に示されている。そこでは、選別機が、V Jのジョギング運動速度(例えば、V J=50RPM)で再始動されている。T6で、要求されたヘッド位置に到達し、選別機はその最終的な停止を行う。
ジョギング運動段階は、全体にわたる機械作動の望ましい部分でないことから、制動トルクの設定は、ジョギング運動を行うことなしにリミット停止の要求精度の達成を可能とする値にすることが好ましい。ジョギング運動段階は、機械がリミット速度V Lよりも低速で作動している間に機械が強制的に止められるときに時折生ずるだけとなるであろう。
このアプローチと、図56、図59a及び図59bに関して説明したもののアプローチとの間の主な違いは、リミット速度V Lを120RPMから360RPMへと大きく増加させることを許容するクラッチの導入である。必要とされる最後の5枚の硬貨を120RPMのリミット速度で給送する機会の時間帯は、たった7秒間に限定されている。一方、360RPMという高いリミット速度は、この時間間隔を自由にすることを許容する。ディスクの速度を制御可能なレベルへと、かなり迅速に下げるために、クラッチの切り離しとブレーキの付加が同時に行われる。
図63のタイミングダイヤグラムと調和させるために、図62のシステムのためのコントローラを、図61のフローチャートについて説明したものと同様な方法で、特定の金種の硬貨の選別およびカウントができるようにプログラムしてもよい。バックグラウンドコントロールブロック(図61の860)の直後に少しのステップを加えることによって、V S(500RPM)速度は、そのシステムのための最も高い作動速度に対応する。この変更によって、図61で参照した最大速度及びプリリミット速度は、図63のタイミングダイヤグラムに示された3速度の作用に置き換えられる。V S速度は、例えば、リミット硬貨よりも15枚少ない硬貨が感知されるまで、実行される。この時点で、最大速度は、リミット速度V L(例えば、360)に移行し、そして、プリリミット速度は、ジョギング運動速度(V J)に移る。
図64a及び64bは、多数の金種の硬貨を選別及びカウントするときに図62のシステムを制御する(コントロールの一部としての)マイクロコンピュータのための好ましい作用を示している。図64aは、特定の金種の硬貨用の硬貨センサが該硬貨を感知したということを示す点で開始するメインプログラムのフローを示している。硬貨の感知は、硬貨の通路の中心からわずかにずれたところに配置されたセンサで、硬貨の先端あるいは後端によって検出される。この方法では、背中合わせに移動する2つの硬貨は、別々に検出される。したがって、図64aのブロック930で、コントロールは、硬貨の先端あるいは硬貨の後端が感知されたか否かを決定するテストを実行する。もし、硬貨の先端が感知されたならば、フローは、ブロック930からブロック932に進む。ブロック932では、特定の金種の硬貨がリミット硬貨であるか否かを決定するために他のテストが実行される。もし、感知された硬貨がリミット硬貨でないならば、フローは、このプログラムのこのセクションを抜け出るために、ブロック932からフローチャートの末端に進む。このプログラムセクションは、この点で抜け出る。なぜならば、硬貨は、後端が感知されたときカウントだけされるからである。
感知された硬貨がリミット硬貨であるならば、フローは、ブロック932からブロック934に進み、任意の硬貨が既にジョギング運動(jog)しているか否か、すなわち、ジョギング運動速度V Jでディスク上を移動しているか否かを決定する。もし、ディスクがジョギング運動速度でまだ作動していないならば、フローは、ブロック934からブロック936に進み、ジョギング運動作用を開始する。もし、既にジョギング運動している硬貨があるのならば、フローは、抜け出るために、このプログラムセクションの末端に進む。
決定ブロック930を再び参照すると、感知された硬貨が硬貨の先端に対応していないならば、フローは、ブロック930からブロック938に進む。ブロック938で、(センサ位置に対応する)特定の金種の硬貨として感知された硬貨がリミット硬貨であるか否かを決定するために、テストが実行される。このブロックは、上述したように、ブロック932に対応している。もし、これが感知されたリミット硬貨でないならば、フローは、ブロック938からブロック940に進む。ブロック940では、感知された硬貨がカウントされる。上述したように、硬貨は、それらの後端の感知に応答してカウントされる。ブロック940で硬貨をカウントした後、前記プログラムのこのセクションから抜け出る。
ブロック938で、感知された硬貨がリミット硬貨であるならば、フローは、ブロック938からブロック942に進み、ジョギング運動シーケンスを促す他の金種の硬貨があるか否かに関するテストが実行される。したがって、ブロック942で、コントローラは、他の任意の硬貨が既にジョギング運動しているか否かを質問する。もし、他の硬貨がジョギング運動していないならば、フローは、ブロック942からブロック944に進む。ブロック944で、コントローラは、前記リミット内に(他の金種の)他の硬貨があるか否か、すなわち、他の金種の硬貨がリミット硬貨として感知されているか否かを決定するテストを行う。もしないならば、競合がないので、フローは、ブロック944からブロック946に進む。ブロック946では、この感知された硬貨の金種のリミット硬貨のためのジョギング運動シーケンスが開始されることになる。
ブロック942で、もし、ジョギング運動シーケンスを既に行っている他の金種の硬貨があるのならば、フローは、ブロック942からブロック948に進む。ブロック948で、コントローラは、(それぞれの金種の)リミット硬貨が排出間近か否かを決定するテストを行う。もし、この最新に感知された硬貨が排出間近ならば、フローは、ブロック948からブロック950に進む。ブロック950で、コントローラは、エンコーダを使用して、この硬貨を追跡する。もし、この硬貨が排出間近でないならば、フローは、ブロック948から(ブロック950を飛び越して)ブロック952に進む。ブロック950はこの事象で飛び越される。なぜなら、他の金種のリミット硬貨が、エンコーダによって既に追跡されているからである。したがって、フローは、ブロック946からあるいはブロック950から、ブロック952に進む。ブロック952では、フラグがセットされ、これによって、(この特定の金種のための)この感知された硬貨が適切な排出ができるようにジョギング運動シーケンスにあるべきであるということが示される。このフラグを使用して、コントローラは、ブロック944について議論された前記決定、すなわち、前記リミット内に(他の金種の)他の硬貨があるか否かという決定を行うことができる。フローは、ブロック952から進み、プログラムのこのセクションから抜け出る。
さて、ブロック64bに図示されたフローチャートを参照すると、これは、図示64aのフローチャートのブロック936及び946で実行されるジョギング運動シーケンス作動である。(クラッチと選択的に係合解除する)ブレーキを加えることによって、リミット速度が既に停止されているとするならば、ブロック960で決定が行われ、これによって、ディスクの回転が完全に停止されたか否かが決定される。もし、ディスクの回転が完全に停止されていないならば、ディスクが完全に停止されたということをエンコーダが示すまで、フローはブロック960の回りのループを続ける。フローは、ブロック960からブロック962に進む。ブロック962で、コントローラは、ブレーキの解除を命令する。フローは、ブロック962からブロック964に進む。ブロック964で、コントローラは、既に排出されたリミット硬貨が末端にあるか否かを決定する。もし、リミット硬貨が末端にあるならば、フローは、ブロック964からブロック966に進む。ブロック966で、フラグがセットされ、これにより、硬貨が排出されたことが示される。ブロック966のフラグは、図64Aのブロック942と関連して使用され、これにより、もはやジョギング運動する硬貨がないということが示される。フローは、ブロック966から進み、終了命令を実行し、このジョギング運動シーケンスルーチンから抜け出る。この点での終了は、図64aのブロック936あるいはブロック946の終了に対応する。
コントローラが末端にリミット硬貨がないと決定したとき、フローは、ブロック964からブロック968に進む。ブロック968で、コントローラは、エンコーダを使用して、末端間近のリミット硬貨を追跡する。フローは、ブロック968からブロック970に進む。ブロック970で、モータは、(ACモータの脈動によって、あるいはDCモータの電源を可変的に制御することによって)ジョギング運動され、これにより、末端間近にある硬貨は、ゆっくりと案内される。フローは、ブロック970からブロック972に進む。ブロック972で、コントローラはテストを実行し、これによって、リミット硬貨が末端にあるか否かが決定される。もし、リミット硬貨が末端にないならば、フローは、このリミット硬貨が排出されるまでブロック972周辺のループにとどまる。フローは、ブロック972からブロック974に進む。ブロック974で、ブレーキが最大限の力で加えられ、ブロック976で、モータは停止させられる。フローは、ブロック976からこのルーチンの頂部(ブロック960)に戻り、ジョギング運動速度が停止しているか否かが決定される。回帰方法においては、ブロック960からブロック976までのブロックが再び実行される。この再実行は、ユーザが差し込み式リミット硬貨の容器を取り除いた後、それぞれの金種のリミット硬貨の全てが排出されるまで行われる。
本願発明の原理によって具体化されたさらに他の重要な特徴が、無効な硬貨を検出し処理するステップに関係している。「無効な硬貨」の用語の使用は、選別される(トークンを含む)硬貨の1つではない、回転ディスク上で回転させられている物に関連している。例えば、外国の硬貨や偽造の硬貨が、硬貨選別システムに入り込むことが普通である。そのような物を、選別せず、有効な硬貨としてカウントしないようにするには、選別システムから無効な硬貨を検出し、廃棄することが役立つ。図65aは、この目的に使用可能な回路配列のブロックダイヤグラムである。
図65aの回路配列は、発振器1002と、デジタルシグナルプロセッサー(DSP)1004とを備えている。これらは、一緒に作動して、コイル1006の下を通過する無効な硬貨を検出する。コイル1006は、選別ヘッドに配置されており、わずかに凹状になっている。これによって、通過する硬貨がコイル1006に接触しないようになっている。コイル1006を短絡させ他のコイル1006を接続する点線は、感知構造のうちの選択的な電気手段を図示している。DSPは、アナログ信号を、対応するデジタル信号に内部で変換し、次いで、デジタル信号を分析して、テスト下にある硬貨が有効な硬貨か否かを決定する。発振器1002は、インダクタンスコイル1006を通して発振器信号を送る。インダクタンスコイル1006の他方の側に出力される発振器信号は、増幅器1007によってそのレベルが調整され、次いで、DSP1004によって、位相、振幅、及び/又は調和特性(harmonic characteristics)のために、分析される。インダクタンスコイル1006のそばを通過する硬貨がない時の、位相、振幅、及び/又は調和特性が、DSP1004によって、それぞれ分析され記号形式で記憶されている。また、ある金種の硬貨がインダクタンスコイル1006のそばを通過するときの各金種の硬貨の位相、振幅、及び/又は調和特性が、DSP1004によって、それぞれ分析され記号形式で記憶されている。これらの記憶は、工場であるいはセットアップの間に作られ、その後、硬貨の実際の選別が行われる。インダクタンスコイル1006のそばを通過する硬貨がないことについての特性(characteristics)は、DSP1004の内部にあるメモリに記憶される。特定の金種の硬貨がインダクタンスコイルのそばを通過することについての特性は、各金種について、それぞれ、メモリ回路1008、1010、及び1012に記憶されている。メモリ回路1008、1010、及び1012は、硬貨の3つの金種、すなわち、ダイム(10セント貨)、ペニー(1セント貨)、及びニッケル(5セント貨)のための手段を表している。しかし、それ以上のあるいはそれ以下の金種を用いることもできる。
適所にあるこれら記憶内容を用いて、有効あるいは無効な硬貨がインダクタンス硬貨1006のそばを通過するたびに、DSP1004は、(リード線1013上にある)許可信号(enable signal)と、デジタルマルチビットコンパレータ1014、1016、及び1018の各々のための出力信号とを供給する。有効な硬貨がインダクタンスコイル1006のそばを通過するとき、出力信号は、その対象となっている硬貨の金種用の記号形式で記録されている特性に対応する。この出力信号は、関連するメモリ回路1008、1010、及び1012に記憶されているマルチビット出力と共に、各コンパレータ1014、1016、及び1018によって受信される。その対象となっている硬貨の金種に関係するコンパレータ1014、1016、又は1018が、ハイレベル(デジタル「1」)信号を出力する。これによって、コントローラに、対象となっている金種の有効な硬貨が感知されたということが伝達される。許可信号によって与えられるタイミングを使用することによって、そのとき、コントローラは、図65aの回路装置によって感知された硬貨の総数を維持する。
無効な硬貨がインダクタンスコイルのそばを通過したとき、DSP1004によって供給される出力信号は、対象となっているいずれの金種の硬貨用に記号形式で記憶されている特性とも対応しない。コンパレータ1014、1016、及び1018のどれもが、「一致(match)」が起きたということを示す出力信号を供給しない。そのため、各コンパレータ1014、1016、及び1018の出力は、ローレベルのままとなっている。コンパレータ1014、1016、及び1018からのローレベル出力は、NORゲート1019によって組合わされて、ANDゲート1020のためのハイレベル出力を生成する。許可信号が現れているとき、ANDゲート1020は、無効な硬貨がインダクタンスコイル1006(すなわち、センサ/弁別回路)のそばを通過したということを示すハイレベル信号を出力する。
もし所望であれば、許可信号によって与えられるタイミングを使用することにより、図65aの回路配置によって感知される無効なコイルの総数が保持される。検出された無効なコイルの数は、次いで、コントローラによって駆動されるディスプレイ上に表示される。
発振器1002と、デジタルシグナルプロセッサ1004と、メモリ回路1008、1010、及び1012と、コンパレータ1014、1016、及び1018との作動に関するそれ以上の情報については、「電子硬貨確認器」(Electronic Coin Validator)と題名を付けられた米国特許第4,579,217を参照できる。ここで議論されている等価回路を、本願発明の上述した手段と組み合わせて使用してもい。
有効な硬貨を感知し無効な硬貨を識別する選択的な回路装置が図65bに示されている。この回路装置は、低周波発振器1021と高周波発振器1022とを備えている。低周波発振器1021の出力と高周波発振器1022の出力は、一般的な加算回路1023によって加算される。加算回路の出力信号が増幅器1024を使用して増幅されると、その出力信号は、第2のコイル1026によって受信できるように第1のコイル1025介して伝達される。第1のコイル1025と第2のコイル1026は、(点線で図示されている)センサハウジング内に配置されることが好ましい。センサハウジングは、固定された案内プレートの外側内に取り付けられており、その結果、その案内プレートの下を通る硬貨は、第2のコイル1026によって受信される信号を弱めることとなる。その減衰量は、例えば、硬貨の厚さやその伝導性による。
この方法において、第2のコイル1026によって受信される信号は、硬貨がセンサハウジングの下に現れていない状態に対して、そして、センサハウジングの下を通過する硬貨のそれそれのタイプに対して特有な特性をもっている。例えば、25KHzで作動する高周波発振器1021と例えば2KHzで作動する低周波発振器1021とを使用することによって、種々の硬貨の間の信号差が検出されるという可能性が高くなる。したがって、第2のコイル1026によって受信された信号が増幅器1027によって増幅された後、その信号は、該信号のうち高周波要素を分析する第1の信号通路に沿って処理されると共に、該信号のうち低周波要素を分析する第2の信号通路に沿って処理される。
ブロックダイヤグラムの全体像から見て、第1の信号通路と第2の信号通路の各々の回路ブロックは同様になっており、対応する参照符号を使用してこの類似性を示している。
図65bの回路に関して、本質的に2つの作動モードがある。センサハウジングの下を通る硬貨がない場合の標準モード(normal mode)と、硬貨がセンサハウジングの下を通る場合の感知モード(sense mode)である。
標準モードの間、受信された信号のうちの高周波数成分はハイパスフィルター1028を通り、利得調整増幅器(gain−adjustable amplifier)1029によって増幅され、受信された信号に対応する電圧を有するDC信号に変換され、そして、常時閉じているスイッチ1032を通して送出される。スイッチ1032の他方の側で、信号は、電圧記憶回路1033に一時的に保存され、増幅器1034によって増幅され、A/D変換器(ADC)1035を介してデジタル語に変換されされる。マイクロプロセッサー(MPU)1036がそのデジタル語を分析し、硬貨がセンサハウジングの下を通過していないときのその信号の特性を決定する。この標準モードの間、利得調整増幅器1029の利得は、エラーを修正するコンパレータ1030にしたがって設定される。コンパレータ1030は、増幅器1034の出力と基準電圧(V Ref)とを受信し、増幅器1034の出力が基準電圧に調和するまで、増幅器1034の出力を訂正する。この方法において、マイクロプロセッサー1036は、第2のコイル1026の下を通過する硬貨の直前に受信された信号状態に関する基準として、第2のコイル1026によって受信された信号を使用する。この基準は、定期的に調整されるので、図65bの回路装置を作動させるために使用される構成要素における任意の公差の変化は、無関係となる。
硬貨がセンサハウジングを通過するとき、突然の上昇が、信号変換器1031の出力側の信号の中に現れる。この信号の変化は、エッジ検出器1037によって感知される。エッジ検出器1037は、これに反応してスイッチ1032を急に開き、硬貨が通過していることをマイクロプロセッサー1036に知らせる。スイッチ1032が開かれることによって、電圧記憶回路1033に記憶されている電圧が保持され、この記憶されている電圧がADC1035を介してマイクロプロセッサー1036に供給される。硬貨が通過していることの連絡に応答して、マイクロプロセッサー1036は、ADC1038を介した信号変換器1031の出力側の信号と、電圧記憶回路1033に記憶されている電圧との比較を開始する。この2つの信号の間の相違を使用して、通過している硬貨の特性を定め、マイクロプロセッサー1036は、これらの特性を、各有効硬貨の金種用の予め定められた特性範囲と比較し、有効硬貨の金種のうちのどれがその通過中の硬貨と合っているのかを決定する。もし、合っているものがないならば、マイクロプロセッサー1036は、その通過中の硬貨を無効と決定する。その比較結果は、いくつかのデジタル語の1つとして、例えば、それぞれが「1セント」、「5セント」、「10セント」「無効硬貨」に対応するデジタル語の1つとして、マイクロプロセッサー1036の出力側にあるコントローラに供給される。
低周波数成分用の前記信号通路は、概ね同じであり、マイクロプロセッサー1036は、各信号通路の信号を使用することによって、通過中の硬貨の特性を決定する。しかしながら、エッジ検出回路1037は、高周波数信号通路の信号にのみ反応することに注意する必要がある。図65bに図示されたブロック1021−1034、1037の構造及び/又は機能の実例に関するさらなる情報について、米国特許第4,462,513を参照すべきである。
有効な金種の硬貨用の予め定められた特性は、各有効硬貨の金種のための公差較正(tolerance−calibration)プロセスを使用するマイクロプロセッサー1036の内部メモリに記憶されている。そのプロセスは、各金種に対して多数の硬貨を使用して実行される。例えば、下記のプロセスを使用して、ニッケル(5セント)とダイム(10セント)のための予め定められた特性を確立することができる。第1に、選別システムに、ニッケルのみを充てんする(量が多ければ多いほど、そして(使用期間や摩滅レベルについて)多様性があるほど、公差範囲はより正確になる)。スイッチ1032及び1032’を閉じ、各ニッケルのための高周波数及び低周波数の減衰値を記憶するようにマイクロプロセッサー1036をプログラムした状態で、各ニッケルがセンサハウジングの下を通過するまで、選別システムを作動させる。そのとき、マイクロプロセッサーは、高い値と低い値、低周波数と高周波数、及びセンサハウジングの下を通過するニッケルの集団を調べる。最大値と最小値が、記憶され、外側の限界として使用され、ニッケル硬貨の金種用の公差範囲を定める。同じ工程が、ダイムにも繰り返される。
したがって、図65a及び65bのそれぞれの回路装置は、有効硬貨あるいは無効硬貨がインダクタンスコイル1006のそばを通過したとき、その硬貨が有効か無効かについて、そして、もし有効ならばその硬貨の金種のタイプについて、コントローラに信号を与える。適切に形成された案内プレートと組み合わせて図65の回路装置を使用することによって、コントローラは、各金種の硬貨の正確なカウントを与えることができ、正確なバッグストップ(EBS、exactbag stop)選別を提供でき、また、無効な硬貨を検出し、これらの無効な硬貨が有効な硬貨として排出されることを阻止することができる。
本願発明は、無効硬貨を検出し処理する多数の方法を包含している。それらは、下記のタイプの1つあるいはそれ以上のものに分類されている。すなわち、再循環(recycle)させる、機内で偏向(すなわち、方向転換)させる、及び機外で偏向させる、というタイプである。
第1及び第2の分類、すなわち再循環および機内での偏向のための選別構造が、図66及び図67に図示されている。図66は、この選別システムのための(弾性ディスクと共に)案内プレート12’の平面図を示しており、図示67は、その案内プレート12’の底面図を示している。以下に述べる変更を除いて、図66及び図67は、図17に示されものと同じ選別構造を表している。
図66及び図67の案内プレート12’は、各硬貨出口通路に設けられた方向転換部材1040を備えている。方向転換部材を使用して、(有効あるいは無効な)硬貨が関連する硬貨出口通路に入るのを阻止するようになっている。ソレノイドを使用して、方向転換部材は、案内プレート12’内から、硬貨出口通路の内壁凹部の進路内に、強制的に押し下げられる。これによって、硬貨が出口通路に沿って回転するとき、硬貨の内端が内壁凹部を捕らえることが阻止される。硬貨出口通路の上流側に、センサ/弁別器(sensor/discriminator(「S/D」)あるいは図65のインダクタ1006)を配置し、無効硬貨の検出に応答して各方向転換部材(1040a、1040bなど)を選択的に作動させることによって、コントローラ(図56又は図62)は、無効硬貨が、有効硬貨のための硬貨出口通路の1つに排出されるのを防止する。
再循環方法の実行は、コントローラの使用による、無効硬貨の検出に応答して、各方向転換部材(1040a、1040bなど)を連続的に作動係合させることによって成し遂げられる。これによって、任意の無効硬貨は、回転ディスクの16の中心に向けて強制的に再循環させられる。その機械の速度及び/又はエンコーダを使用する回転追跡に基づいて、コントローラは、無効硬貨が関連する硬貨出口通路のそばを通り過ぎるやいなや、各方向転換部材(1040a、1040bなど)の作動係合状態を順次解除する。この方法においては、方向転換部材が作動係合状態とならない限りにおいて有効硬貨は選別されて適切に排出されるが、無効硬貨は継続的循環されることになる。選別機が有効硬貨の全部(あるいはかなりの量)を排出すると、無効硬貨は手で取り除かれ排出される。あるいは、後述する無効硬貨排出方法の1つを使用して、自動的に捨てられる。
一定の高速度で実施する場合、無効硬貨の存在を感知した後に方向転換部材を作動係合状態とするのに必要な時間は、ディスクの回転速度を遅くすることを要求するかもしれない。この目的のための速度減少は、例えば、図56及び図62に関連した例で述べたように、上述したブレーキ及び/またはクラッチの実施例の1つを使用することによって成し遂げることが好ましい。これは、また、後述する任意の実施例に適合する。
機内での偏向を行う方法の実施は、硬貨出口通路の1つ(例えば、硬貨出口通路45’)を使用して無効硬貨を除くことによって成し遂げられる。この出口通路は、無効硬貨を排出するためだけに使用されるか、あるいは最も大きい金種の硬貨や無効硬貨を排出するために選択的に使用される。
出口通路45’が、無効硬貨を排出するためだけに使用されているとすれば、実施は下記のようになる。無効硬貨の存在を示すS/Dに応答して、コントローラは、方向転換部材1040aから方向転換部材1040eまでの各方向転換部材、すなわち、硬貨出口通路45’に関連した最後の方向転換部材を除いた全ての方向転換部材を順次作動係合状態にする。これによって、検出された無効硬貨は、強制的に回転させられて、硬貨出口通路40’から44’までの各硬貨出口通路を通り過ぎる。硬貨出口通路45’の幅が、検出された無効硬貨を収容するのに十分大きいとすれば、その無効硬貨は硬貨出口通路45’を介して除かれる。機器の速度及び/またはエンコーダを使用する追跡に基づき、無効硬貨が関連した硬貨出口通路のそばを通り過ぎるやいなや、コントローラは、各方向転換部材(1040a、1040bなど)の作動係合状態を順次解除する。この方法においては、無効硬貨が感知されたとき、無効硬貨は除去される。このとき、全部ではないとしても、ほとんどの有効硬貨は、それらに関する方向転換部材が作動係合状態とならない限り、選別されて適切に排出される。選別機が全ての(あるいはかなりの量)の有効硬貨を排出すると、不都合にも除去されてしまった有効硬貨は手で回収され、システム内に戻される。
最も大きな金種の硬貨や無効硬貨を排出するために硬貨出口通路45’を選択的に使用するとすれば、上述した実施例は、わずかに修正される。検出された無効硬貨を、最も大きな金種の選別された硬貨と共に硬貨出口通路45’内に強制的に押しやった後、これらの有効硬貨及び無効硬貨が中に排出されたバッグを作動させるようにシステムに戻し、上述したような継続的な再循環方法を用いて選別を行い、無効硬貨から有効硬貨を分離する。その後、最も大きな金種の硬貨が選別されたバッグを取り除く。システムに残っている無効硬貨は、手で取り除くか、あるいは、上述した機内での偏向方法を、無効硬貨を排出するための硬貨出口通路45’と共に使用する。
センサS1−S6は必要ではない。しかし、S/Dと関連して行われる硬貨金種のカウティング機能を確認するために、あるいはそのカウティング機能の代わりに、センサS1−S6を使用してもよい。S/Dと関連して行われる硬貨金種のカウティング機能の代わりに、センサS1−S6を使用することによって、図65の回路のために要求される処理時間を、かなり減らすことができる。
機外での偏向方法の実施例は、図68及び図69に図示されている。図68は、図68の案内プレートが、硬貨出口通路に設けられたセンサ/弁別器(S/D 2)と、ディスク16の周囲の機外にある硬貨偏向部材1050とを備えていることを除いて、図66と同様である。ディスクのすぐ外側にある硬貨偏向部材1050は、硬貨出口通路から出る無効硬貨を検出するセンサ弁別器(S/D 2)に応答して、コントローラによって係合される。図69は、表示NCによって表示された無効硬貨を偏向する、側方から見た硬貨偏向部材1050を示している。
センサ/弁別器(S/D 1)は、必要な要素ではない。しかし、センサ/弁別器(S/D 1)の下を無効硬貨が通過するとき、(上述したジョギング運動モードにより)選別速度を減速させるために、このセンサ/弁別器(S/D 1)を使用してもよい。この方法で選別速度を減速させることによって、コントローラは、偏向部材1050を、硬貨を最大限に偏向させる該偏向部材の位置にして作動係合状態とさせるために、より多くの時間を必要とすることとなる。選別システムは、関連する偏向部材が、硬貨出口通路に入る無効硬貨を偏向できるように機外に配置された状態で、各硬貨出口通路に設けられた硬貨センサ/弁別器を備えることが好ましい。
本願発明の他の重要な面は、4つの異なったモードのうちの選択された1つで作動する図67のシステム(すなわち、図面に図示された他のシステムの1つ)の性能に関係している。これらのモードは、自動モード、無効モード、最速モード、及び標準モードからなっている。自動モードは、最初に硬貨金種が標準的に混合されている状態に合わせて選別システムを作動させ、もし、検出された無効硬貨の割合が極端ならば、あるいは一つの金種の硬貨の割合が極端ならば、選別速度を変えるようになっている。センサ/弁別器を使用して、硬貨の混合のタイプに関してコントローラを学習させることによって、コントローラは、選別システムの速度を制御して、選別速度と精度を最適にすることができる。無効モードは、選別システムのユーザによって手動で選択され、選別システムをよりゆっくりとした速度で作動させる。このモードによって、無効硬貨が、有効硬貨の金種の1つとして、カウントされず、また、選別されないということが確実にされる。最速モードは、手動で選択され、このとき、選別システムは、硬貨金種のうちどれが多数かを決定し、この多数の硬貨金種のために、より高速度で選別を行う。標準モードも手動で選択され、これによって、無効硬貨が極端な割合であるための、あるいは硬貨の混合の中で多数を占める特定の金種の硬貨のための特別な作動を行うことなしに、選別システムは作動される。図70は、これらの4つの選別モードを取り扱うために、コントローラをプログラミングする工程を図示している。
フローチャートは、ブロック1200で開始する。ブロック1200で、選別システムは、4つの選別作動オプションの各々を表示する。フローは、ブロック1200からブロック1202に進む。ブロック1202では、コントローラは、ユーザが4つのモードのうち1つを選択することを待ち始める。ブロック1202で、コントローラは、自動モードが選択されたか否かを決定する。もし、自動モードが選択されないならば、フローはブロック1204に進み、そこで、コントローラは、無効モードが選択されたか否かを決定する。もし、自動モードも無効モードも選択されないならば、フローはブロック1206に進み、そこで、コントローラは、最速モードが選択されたか否かを決定する。最終的に、フローは、ブロック1208に進み、標準モードが選択されたか否かを決定する。前記モードのどれも選択されないならば、フローは、ブロック1208からブロック1200に戻り、そこで、コントローラは作動オプションを表示し続ける。
ユーザが自動モードを選択したことをコントローラが決定することに応答して、フローは、ブロック1202からブロック1210に進む。ブロック1210で、コントローラは、硬貨金種の典型的な混合のための選別システムを作動させる。フローは、ブロック1210からブロック1212に進み、そこで、硬貨は、各硬貨金種のために、1分毎に感知される硬貨の割合の追跡を開始する。これは、図65a及び65bに示された回路装置の1つを使用することによって行われる。感知された無効硬貨の割合が予め定められたしきい値(1分毎にX枚)、例えば、X=5、よりも大きいことをコントローラが決定すると、これに応答して、フローは、ブロック1214からブロック1216に進む。このしきい値は、手近な特定の用途のために選択することができる。
ブロック1216で、コントローラは、一定量(z%)、例えば、10%だけ、選別速度を下げる。これは、無効硬貨の選別精度を高めるために行われる。
フローは、ブロック1216からブロック1218に進み、そこで、コントローラは、無効硬貨の割合をモニターし、無効硬貨の割合がかなり減少したか否かを決定する。ブロック1220で、コントローラは、無効硬貨の割合を、ブロック1214と関連して述べた予め定められたしきい値(x)よりもやや小さいしきい値と比較する。例えば、もし、予め定められたしきい値が1分毎に5枚であるならば、そのとき、ブロック1220に関連して使用されるしきい値(x−n)は、1分毎に2枚(x−n=2)に設定できる。これは、ヒステリシスのレベルを提供し、その結果、コントローラは、選別速度を極端に変化させない。フローは、ブロック1220からブロック1222に進み、選別システムが硬貨を完全にえり分けたか否かを決定する。センサ/弁別器が、予め定められた時間を越えても(有効あるいは無効の)硬貨を感知できないとき、センサ/弁別器は、選別が完了したことを決定する。もし、選別が完了していないならば、フローは、ブロック1222からブロック1224に進み、そこで、コントローラは、選別速度を下げるのに使用したのと同じ率(z)だけ、選別速度を上げる。フローは、ブロック1224からブロック1210に戻り、そこで、コントローラは、硬貨金種の標準混合用の選別作動を続け、この同じプロセスを繰り返す。全ての硬貨の選別が完了したことをコントローラが決定したことに応答して、フローは、ブロック1222からブロック1226に進む。ブロック1226で、コントローラは、機械を止め、選別プロセスを終え、ブロック1200に戻り、ユーザに、全ての表示を与え、再び4つの作動オプションの1つを選択できるということを知らせる。
もし、自動モードが(ブロック1202で)選択されず、無効モードが選択されたならば、フローは、ブロック1204からブロック1244に進み、そこで、コントローラは、選別速度を、予め定められた率(Z%)だけ下げる。フローは、ブロック1244からブロック1254に進み、そこで、選別システムは、選別が完了するまで、選別すなわちより分けを続ける。このモードは、過度の数の無効硬貨が存在するかもしれない、ということをユーザが心配したときや、選別の誤りの可能性を減少させることをユーザが望んだとき、ユーザによって選択され得る。したがって、選別システムは、選別工程の最初から、よりゆっくりとした選別速度でより分けを行う。
もし、ユーザが最速モードを選択したならば、フローは、ブロック1206からブロック1246に進み、そこで、コントローラは、各々の金種の硬貨をカウントし、さらに比較を開始し、硬貨金種のどれが多数かを決定する。例えば、もし、選別の30秒後、コントローラがこのシステムの中のほとんどの硬貨はダイム(10セント貨)であるということを決定したならば、コントローラは、多数の硬貨がある金種としてダイム金種を示す。フローは、ブロック1246からブロック1248に進み、そこで、コントローラは、方向転換部材(図67)を使用して、ダイム用の硬貨出口通路以外の全ての硬貨出口通路を遮断する。フローは、ブロック1248からブロック1250に進み、そこで、コントローラは、選別速度を、予め定められた率(P%)、例えば、10%だけ上げる。この方法において、コントローラは、硬貨金種のうちどれが多数を占める金種であるか学び、そして、その多数を占める金種のためだけの選別を高速度で行う。他の硬貨金種の硬貨出口通路は遮断されており、これによって、硬貨の間違った選別を最小にすることができる。
もし、ユーザが標準モードを選択したならば、フローは、ブロック1208からブロック1252へと進み、そこで、コントローラは、硬貨金種が標準的に混合された状態に対して選別システムを作動させる。コントローラは、過度の数の無効硬貨や多数を占める硬貨金種のために特別な作動を行うことがないので、コントローラは、ブロック1254で図示されたように全ての硬貨の選別が完了するまで、上述したような選別システム(例えば、図56−64bと関連して述べた任意のシステム)を作動させる。フローは、ブロック1254からブロック1256に進む。そこで、コントローラは、選別プロセスを終了させ、次いで、ブロック1200に進み、ユーザは、他の作動オプションを選択することが可能となる。
このように、本願発明は、種々のタイプの硬貨センシング、硬貨カウティング、及び硬貨識別の方法を用いた多数の実施例でもって説明された。本願発明は、今日の選別技術を大幅に高め、有効な硬貨を選別すべき箇所(すなわちバッグ)内に確実に選別する可能性と、これまでに実現されたものよりも高速度で選別を行う能力とを著しく向上させる。当業者は、種々の修正や変更を本願発明に対して行な得ることを容易に理解するであろう。例えば、これらの各実施例において、上述した学習モード(図70)全体を、あるいは、その一部を、図示されたいくつかの選別用のヘッド形状と組み合わせて用いることもできる。さらに、ジョギング運動モードをエンコーダと組み合わせて用い、ひとたび無効硬貨を感知すると、該無効硬貨を追跡するようにすることもできる。そのような変更は、本願発明の真の精神や範囲から外れるものではなく、請求の範囲内に含まれるものである。