JP2010286358A - こわさ検出装置、こわさ検出方法、及びこわさ検出装置を備える紙葉類処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 より高精度で紙葉類のこわさを検出することができるこわさ検出装置、こわさ検出方法、及びこわさ検出装置を備える紙葉類処理装置を提供する。
【解決手段】 こわさ検出装置１０は、紙葉類７に対して音波を所定の角度で送信してラム波を励起させる。こわさ検出装置は、前記紙葉類を伝播するラム波の漏洩波を前記紙葉類に対して異なる角度により設置する複数の受信センサ２により受信する。こわさ検出装置は、前記複数の受信センサの出力に基づいて、前記紙葉類からの音波の漏洩量が最大となる最大漏洩角度を特定し、特定した最大漏洩角度に基づいて前記紙葉類の疲弊度を判定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、紙幣等の紙葉類のこわさを検出するこわさ検出装置、こわさ検出方法、及びこわさ検出装置を備える紙葉類処理装置に関する。

従来、紙幣等の種々の紙葉類の計数及び判別を行う紙葉類処理装置が実用化されている。紙葉類処理装置は、投入部に投入された紙葉類を１枚ずつ取り込み、紙葉類の検査装置に搬送する。検査装置は、紙葉類に対して種々の処理を行い紙葉類の状態を判別する。紙葉類処理装置は、検査装置の検査結果に基づいて、紙葉類の種類判定、真偽判定、及び再流通が可能な紙葉類であるか否かの正損判定などを行う。

紙葉類処理装置は、剛性の劣化した紙葉類は再流通に適さない紙葉類であると判定する。この為に、検査装置は、紙葉類の剛性の劣化の度合い等の機械的特性を検出する。

例えば、特開２００６−２５０８６９号公報には、紙葉類に対して超音波を照射し、紙葉類からの輻射波から紙葉類の固有振動数を検出し、紙葉類の剛性の劣化を判別する技術が開示されている。

また、特開平０８−２７３０２０号公報には、移動する材料の厚さ及び秤量の双方、または、いずれか一方を力学的に測定する技術が開示されている。また、特開２００１−３３０４２３号公報には、超音波の位相シフト及び振幅に基づいて紙葉類の２枚取りを検出する技術が開示されている。また、特許第３９９３３６６号公報には、搬送路を挟んで送波器と受波器とを設置し、受波器に入射される音波に基づいて紙葉類の２枚取りを検知する技術が開示されている。

また、特開２００７−１０６３８号公報、及び特開２００８−１６４３９４号公報には、金属板等の試験体に超音波を入射し、試験体を伝播する波の漏洩波を受信し、受信する波形の振幅に基づいて試験体中の欠陥を検出する技術が開示されている。

特開２００６−２５０８６９号公報 特開平０８−２７３０２０号公報 特開２００１−３３０４２３号公報 特許第３９９３３６６号公報 特開２００７−１０６３８号公報 特開２００８−１６４３９４号公報

紙葉類処理装置は、紙葉類を高速で搬送し、搬送中に検査を行う。しかし、上記の特開２００６−２５０８６９号公報に記載される技術は、一般的な紙葉類の固有振動数が低い為、測定及び演算に時間を要するという問題がある。

また、上記の特開平０８−２７３０２０号公報、特開２００１−３３０４２３号公報、及び特許第３９９３３６６号公報に開示される技術は、紙葉類に超音波を照射し、反射または透過波に基づいて紙葉類の厚さ、重さ、多重、または異物の有無等を検出する。これらは、紙葉類の弾性率（こわさ）を測定する構成ではない。この為、紙葉類の剛性の劣化の度合いを判定することが出来ないという問題がある。

また、特開２００７−１０６３８号公報、及び特開２００８−１６４３９４号公報に開示される技術は、試験体中の欠陥を検出する場合、欠陥の原因を特定することが出来ないという問題がある。即ち、検出した欠陥が弾性率の低下によるものか、破損、亀裂、及び折れ皺などの原因によるものかを判別することが出来ないという問題がある。

そこで、本発明は、より高精度で紙葉類のこわさを検出することができるこわさ検出装置、こわさ検出方法、及びこわさ検出装置を備える紙葉類処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態としてのこわさ検出装置は、紙葉類に対して音波を所定の角度で送信してラム波を励起させる送信部と、前記紙葉類を伝播するラム波の漏洩波を前記紙葉類に対して異なる角度で受信する複数の受信センサを備える受信部と、前記受信部の複数の受信センサからの出力に基づいて前記紙葉類からの音波の漏洩量が最大となる最大漏洩角度を特定し、特定した最大漏洩角度に基づいて前記紙葉類の疲弊度を判定する第１の判定部と、を具備する。

また、本発明の一実施形態としてのこわさ検出方法は、紙葉類に対して音波を所定の角度で送信してラム波を励起させ、前記紙葉類を伝播するラム波の漏洩波を前記紙葉類に対して複数の異なる角度で受信し、前記複数の角度により受信した信号に基づいて、前記紙葉類からの音波の漏洩量が最大となる最大漏洩角度を特定し、特定した最大漏洩角度に基づいて前記紙葉類の疲弊度を判定する。

また、本発明の一実施形態としての紙葉類処理装置は、紙葉類を搬送する搬送部と、前記搬送部により搬送される紙葉類に対して音波を所定の角度で送信してラム波を励起させる送信部と、前記紙葉類を伝播するラム波の漏洩波を前記紙葉類に対して異なる角度で受信する複数の受信センサを備える受信部と、前記受信部の複数の受信センサからの出力に基づいて前記紙葉類からの音波の漏洩量が最大となる最大漏洩角度を特定し、特定した最大漏洩角度に基づいて前記紙葉類の疲弊度を判定する判定部と、前記判定部による判定結果に基づいて、前記紙葉類を区分する区分処理部と、を具備する。

この発明の一形態によれば、より高精度で紙葉類のこわさを検出することができるこわさ検出装置、こわさ検出方法、及びこわさ検出装置を備える紙葉類処理装置を提供することができる。

図１は、一実施形態に係るこわさ検出装置の構成例について説明するための説明図である。 図２は、図１に示すこわさ検出装置の構成例について説明するための説明図である。 図３は、こわさ検出装置の各部の配置の例について説明するための説明図である。 図４は、こわさ検出装置の各部の配置の例について説明するための説明図である。 図５は、こわさ検出装置の各部の配置の例について説明するための説明図である。 図６は、こわさ検出装置の送信部及び受信部の配置の例について説明するための説明図である。 図７は、こわさ検出装置の送信部及び受信部の配置の例について説明するための説明図である。 図８は、図３に示す受信部により受信した波形の例について説明するための説明図である。 図９は、図４に示す受信部により受信した波形の例について説明するための説明図である。 図１０は、図５に示す受信部により受信した波形の例について説明するための説明図である。 図１１は、こわさ検出装置の各受信部により受信した波形の波高値と受信部の角度との関係について説明するための説明図である。 図１２は、こわさ検出装置の各受信部により受信した波形の波高値と受信部の角度との関係について説明するための説明図である。 図１３は、こわさ検出装置の各受信部により受信した波形の波高値と受信部の角度との関係について説明するための説明図である。 図１４は、こわさ検出装置の動作について説明するためのフローチャートである。 図１５は、こわさ検出装置の配置位置の例について説明するための説明図である。 図１６は、こわさ検出装置の配置位置の例について説明するための説明図である。 図１７は、こわさ検出装置の送信部及び受信部の配置の他の例について説明するための説明図である。 図１８は、こわさ検出装置の搬送部の他の構成例について説明するための説明図である。 図１９は、こわさ検出装置の搬送部のさらに他の構成例について説明するための説明図である。 図２０は、一実施形態に係る紙葉類処理装置の外観について説明するための説明図である。 図２１は、図２０に示す紙葉類処理装置の構成例について説明するための説明図である。 図２２は、図２０及び図２１に示す紙葉類処理装置の制御系の構成例について説明するためのブロック図である。 図２３は、こわさ検出装置の配置位置の他の例について説明するための説明図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るこわさ検出装置、こわさ検出方法、及びこわさ検出装置を備える紙葉類処理装置について詳細に説明する。

図１は、一実施形態に係るこわさ検出装置の構成例について説明するための説明図である。
こわさ検出装置１０は、紙葉類７の機械的性質を検査する。例えば、こわさ検出装置１０は、紙葉類７の弾性率、引っ張り強度、または曲げ強度などのこわさを検出する。

図１に示すように、こわさ検出装置１０は、送信部１、受信部２、遮蔽板３、及び制御部９を備える。送信部１、受信部２、及び遮蔽板３は、搬送される紙葉類７の一方の面側に設置される。

送信部１は、複数の送信部１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃを備える。送信部１は、紙葉類７にラム波（板波）を励起させる超音波の発信器である。送信部１は、例えば、スピーカ、圧電トランスデューサ、またはＭｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍ（ＭＥＭＳ）を用いた振動発生器などを備える。送信部１は、印加される電圧に応じて振動面を振動させ、音波を発生させる。

受信部２は、複数の受信部（受信センサ）２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃを備える。受信部２は、紙葉類７において発生したラム波の波形を検出する受信器である。受信部２は、送信部１と同様の構成であり、例えば、マイクロフォン、圧電トランスデューサ、または振動を変位として計測する干渉光を用いた変位計（干渉計）などを備える。受信部２は、紙葉類７から漏洩する波により励起される振動面の振動に応じて電圧を得る。

なお、図１に示すように、送信部１及び受信部２は、搬送ベルト５の近傍に設置されている。搬送ベルト５の近傍では、紙葉類７は弛み等の少ない安定した状態で搬送される。このように送信部１及び受信部２を配置することにより、安定した状態で検査を行う事ができる。

遮蔽板３は、送信部１から受信部２に空気を介して伝播する音波（空中超音波成分）を遮蔽する。これにより、クロストークを防ぐ事ができる。遮蔽板３は、例えば、スポンジとアルミニウムの薄板とが張り合わされて構成される。なお、遮蔽板３は、波を遮蔽するものであれば、如何なるものにより構成されていてもよい。

制御部９は、こわさ検出装置１０の全体の制御を司るものである。制御部９は、ＣＰＵ、バッファメモリ、プログラムメモリ、及び不揮発性メモリなどを備えている。ＣＰＵは、種々の演算処理を行う。バッファメモリは、ＣＰＵにより演算結果を一時的に記憶する。プログラムメモリ及び不揮発性メモリは、ＣＰＵが実行する種々のプログラム及び制御データなどを記憶する。制御部９は、ＣＰＵによりプログラムメモリに記憶されているプログラムを実行することにより、種々の処理を行うことができる。例えば、制御部９は、送信部１及び受信部２の動作タイミングを制御する。

上記のこわさ検出装置１０は、搬送される紙葉類７のこわさを検出する。この為に、こわさ検出装置１０は、搬送ベルト５の近傍に設置される。

搬送ベルト５は、搬送部として機能する。搬送ベルト５は、図１に示すように、上下１対のベルトを備える。搬送ベルト５は、駆動プーリなどにより駆動される。搬送ベルト５は、上下１対のベルトにより紙葉類７を挟み入れて一定の速度で搬送する。

こわさ検出装置１０は、紙葉類７を検知する場合、送信部１により超音波を発生させる。これにより、こわさ検出装置１０は、紙葉類７に超音波を照射する。紙葉類７中では、超音波によりラム波が励起される。励起されたラム波は、紙葉類７内部を伝播する間に、紙葉類７の表面から漏洩波を発生させる。こわさ検出装置１０は、受信部２によりラム波の漏洩波を検出する。

図１に示すように、ラム波は、振動方向が媒体に垂直であり、且つ、伝播方向に同じ振動成分を持って伝播する波である。ラム波は、波長と同程度の厚さを持つ媒体を伝播する波である。ラム波は、伝播する媒体中のどの点においてでも検出することができる、伝播時間から音速を算出することができる、媒体が均一でない場合に影響を受ける、狭時により信号強度が変動しない、などの特徴を有する。なお、図１では、非対称モードのラム波の伝播の様子を図示している。

紙葉類７は、繊維とバインダとにより構成される。しかし、紙葉類７が疲弊する場合、バインダが欠損し、相対的に空気の含有量が増加する。この結果、疲弊した紙葉類７は、疲弊していない紙葉類に比べて密度が低い。紙葉類７の中の空気の比率が大きくなる場合、空気の性質と紙葉類７の性質とが近くなる為、音響的な抵抗値が低下する。即ち、紙葉類７を伝播するラム波が外部に漏洩しやすくなる。この為、受信部２の検出点に到達するまでにラム波が減衰し、振幅が小さくなる。

また、送信部１から紙葉類７に対して超音波を射出する場合、紙葉類７の表面に対して最適入射角度Θで音波を紙葉類７に射出することにより、紙葉類７中に発生するラム波の振幅が最大になる。また、紙葉類７を伝播するラム波の漏洩波は、紙葉類７から出射する角度（出射角度）に応じて漏洩量が変化する。漏洩量は、最適入射角度と同じ出射角度（最大漏洩角度）において最大になる。

最適入射角度Θは、空気と検査する紙葉類７の特性により決定される。空気中を伝播する音の速さをＣａ、紙葉類７中を伝播する音の速さをＣｓとすると、最適入射角度Θは、次の数式１により決定することができる。

なお、それぞれの音速Ｃａ及びＣｓは、次の数式２により決定される。

上記したように、疲弊した紙葉類７の場合、紙葉類７中を伝播する波の速度が低下する。この結果、ｓｉｎΘの値が変化し、最適入射角度Θが変化する。最適入射角度Θは、紙葉類７が空気の性質に近づいた場合、密度が低くなる為、小さくなる。この為、本実施形態では、疲弊していない紙葉類７の最大漏洩角度を基準角度として複数の異なる角度で受信部２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃを設置する。この場合、例えば、受信部２Ａを基準角度＋Ｎ度、受信部２Ｂを基準角度、受信部２Ｃを基準角度−Ｍ度の角度で設置する。

なお、本実施形態では、疲弊していない紙葉類７の基準角度が２７度であると仮定して説明する。また、Ｎ＝Ｍ＝１と仮定して説明する。

上記したように、本実施形態に係るこわさ検出装置１０の制御部９は、最大波高値及び最も大きな波高値を検出した受信部２の設置角度に基づいて紙葉類７が疲弊券であるか否かを判定する。この為に、制御部９は、基準となる波高値の値を記憶する基準波高値記憶部９ａを備える。

図２は、図１に示すこわさ検出装置１０を上面から見た図である。
図２に示すように、こわさ検出装置１０は、紙葉類７の搬送方向に沿って並んで設置される送信部１Ａ、送信部１Ｂ、及び送信部１Ｃを備える。また、こわさ検出装置１０は、紙葉類７の搬送方向に沿って並んで設置される受信部２Ａ、受信部２Ｂ、及び受信部２Ｃを備える。

送信部１Ａと受信部２Ａ、送信部１Ｂと受信部２Ｂ、送信部１Ｃと受信部２Ｃは、それぞれ対応するように設けられる。即ち、受信部２Ａは、送信部１Ａから発せられる超音波により励起されるラム波の漏洩波を受信する。また、受信部２Ｂは、送信部１Ｂから発せられる超音波により励起されるラム波の漏洩波を受信する。またさらに、受信部２Ｃは、送信部１Ｃから発せられる超音波により励起されるラム波の漏洩波を受信する。

図３乃至図５は、こわさ検出装置１０の送信部１及び受信部２の配置について説明するための断面図である。図３は、図２に示すこわさ検出装置１０をＡＡ線で切り取った断面図である。また、図４は、図２に示すこわさ検出装置１０をＢＢ線で切り取った断面図である。また、図５は、図２に示すこわさ検出装置１０をＣＣ線で切り取った断面図である。

図３に示すように、送信部１Ａは、送信部１Ａの振動面から射出される音波の進行方向と紙葉類７とが２７度の角度を成すように設置される。また、受信部２Ａは、受信部２Ａの振動面と直交する線と、紙葉類７とが２８度の角度を成すように設置される。

また、図４に示すように、送信部１Ｂは、送信部１Ｂの振動面から射出される音波の進行方向と紙葉類７とが２７度の角度を成すように設置される。また、受信部２Ｂは、受信部２Ｂの振動面と直交する線と、紙葉類７とが２７度の角度を成すように設置される。

また、図５に示すように、送信部１Ｃは、送信部１Ｃの振動面から射出される音波の進行方向と紙葉類７とが２７度の角度を成すように設置される。また、受信部２Ｃは、受信部２Ｃの振動面と直交する線と、紙葉類７とが２６度の角度を成すように設置される。
即ち、上記したように受信部２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃを配置することにより、異なる角度で紙葉類７を伝播するラム波の漏洩波を検出することができる。

図６及び図７は、こわさ検出装置の送信部及び受信部の配置について説明するための断面図である。ここでは、１組の送信部１と受信部２とを用いて説明する。
図６に示すように、送信部１と受信部２とは、紙葉類７の搬送方向と直交する方向に所定距離離間して設置される。この為、こわさ検出装置１０の送信部１により音波を射出するタイミングと、受信部２により紙葉類７から波を検出するタイミングとはズレが存在する。即ち、紙葉類７が搬送される場合、搬送速度に応じて受信部２による検出点が搬送方向にずれる。

この為、図７に示すように、送信部１と受信部２とは、紙葉類７の搬送方向に沿って所定距離（距離Ｌｄ）ずらして配置される。

紙葉類７の搬送速度をｖとする。また、送信部１から音波を射出してから受信部２により波を検出するまでの時間をｔとする。この場合、距離Ｌｄは、次の数式３により決定することができる。

また、図６に示すように、送信部１により音波が入射される入射点と、受信部２により波を検出する検出点との距離をＬとする。また、送信部１と紙葉類７との距離をＬ１とし、受信部２と紙葉類７との距離をＬ２とする。この場合、送信部１から音波を射出してから受信部２により波を検出するまでの時間は、次の数式４により決定することができる。

図８乃至図１０は、受信部２により受信する波の波形を示す図である。
図８は、図３に示す受信部２Ａにより受信した波形の例について説明するための説明図である。図９は、図４に示す受信部２Ｂにより受信した波形の例について説明するための説明図である。図１０は、図５に示す受信部２Ｃにより受信した波形の例について説明するための説明図である。なお、ここでは、疲弊していない紙葉類７に対する検査の結果を示す。

即ち、図８に示す波形は、紙葉類７に対して２８度の角度で設置される受信部２Ａにより受信したラム波の漏洩波の波形である。また、図９に示す波形は、紙葉類７に対して２７度の角度で設置される受信部２Ｂにより受信したラム波の漏洩波の波形である。また、図１０に示す波形は、紙葉類７に対して２６度の角度で設置される受信部２Ｃにより受信したラム波の漏洩波の波形である。

図８乃至図１０に示すグラフは、紙葉類７からの漏洩波の波形である。横軸は、時間を示し、縦軸は、波の振幅を示す。

図８乃至図１０に示すように、受信部２Ｂにより受信した波形の振幅（最大波高値）が最も大きい。次に、受信部２Ｃにより受信した波形の最大波高値が大きく、受信部２Ａにより受信した波形の最大波高値が最も小さい。

例えば、紙葉類７が疲弊している場合、最大漏洩角度が小さくなる。この為、受信部２Ｃにより受信した波形の最大波高値が最も大きくなる。次に、受信部２Ｂにより受信した波形の最大波高値が大きく、受信部２Ａにより受信した波形の最大波高値が最も小さくなる。

図１１乃至図１３は、こわさ検出装置１０の受信部２により受信した波形の最大波高値と受信部２の設置角度との関係について説明するための説明図である。

図１１は、疲弊していない紙葉類７に対して行った検査の結果における最大波高値と受信部２の設置角度との関係を示す図である。図１２は、疲弊した紙葉類７に対して行った検査の結果における最大波高値と受信部２の設置角度との関係を示す図である。図１３は、図１２の例の紙葉類７よりさらに疲弊した紙葉類７に対して行った検査の結果における最大波高値と受信部２の設置角度との関係を示す図である。

こわさ検出装置１０の制御部９は、受信部２により受信した波形の最大波高値と受信部２の設置角度との関係に基づいて、紙葉類７の疲弊度、及び正損を判定する。即ち、制御部９は、判定部として機能する。制御部９は、漏洩量が最大となる角度、即ち、最も大きい値の最大波高値を検出した受信部２の設置角度を最大漏洩角度と特定する。制御部９は、特定した最大漏洩角度と予め紙葉類７の特性により決定される基準角度とを比較する。即ち、制御部９は、角度比較部として機能する。

制御部９は、最大漏洩角度と基準角度とが一致する場合、紙葉類７が疲弊していないと判断する。また、制御部９は、最大漏洩角度と基準角度とが一致しない場合、紙葉類７が疲弊していると判断する。

図１１に示すように、最も大きな最大波高値を紙葉類７に対して２７度の角度（基準角度）で設置された受信部２Ｂにより検出している。この場合、制御部９は、受信部２Ｂの設置角度２７度を最大漏洩角度と特定する。最大漏洩角度と基準角度とが一致する為、制御部９は、紙葉類７が疲弊していないと判断する。

また、図１２及び図１３に示すように、最も大きな最大波高値を紙葉類７に対して２６度の角度（基準角度ではない角度）で設置された受信部２Ｃにより検出している。この場合、制御部９は、受信部２Ｃの設置角度２６度を最大漏洩角度と特定する。最大漏洩角度と基準角度とが一致しない為、制御部９は、紙葉類７が疲弊していると判断する。

またさらに、制御部９は、最も大きい値の最大波高値と基準波高値記憶部９ａに記憶されている基準波高値とを比較する。即ち、制御部９は、波高値比較部として機能する。

制御部９は、最も大きい値の最大波高値が基準波高値記憶部９ａに記憶されている基準波高値以上である場合、紙葉類７が正券であると判断する。すなわち、紙葉類７が紙幣である場合に、再流通可能な正券であるか、疲弊して再流通不可能な損券であるかを判定する。

また、制御部９は、最も大きい値の最大波高値が基準波高値記憶部９ａに記憶されている基準波高値未満である場合、紙葉類７が損券であると判断する。

図１４は、こわさ検出装置１０の動作について説明するためのフローチャートである。なお、受信部２の設置角度は、検査する媒体に応じて予め設定される。これにより、基準角度が決定される。

こわさ検出装置１０の制御部９は、紙葉類７を検出した場合、送信部１にパルス信号を印加する（ステップＳ１１）。これにより、送信部１は、各送信部１Ａ、１Ｂ、及び１Ｃから紙葉類７に対して同時に音波を発信する。紙葉類７に照射された音波は、紙葉類７の媒体中にラム波を励起させる。励起されたラム波は、紙葉類７中を伝播し、伝播中に紙葉類７から漏洩して漏洩波を射出する。

こわさ検出装置１０は、受信部２により、紙葉類７から射出されるラム波の漏洩波を受信する（ステップＳ１２）。

制御部９は、各受信部２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃにより受信した波形においてそれぞれ最大波高値を特定する（ステップＳ１３）。

制御部９は、各受信部２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃの設置角度と最大波高値との関係に基づき、最大漏洩角度を特定する（ステップＳ１４）。即ち、制御部９は、最も値の大きい最大波高値を計測した受信部２を特定し、特定した受信部２の設置角度を最大漏洩角度であると判断する。

ここで、制御部９は、ステップＳ１４において特定した最大漏洩角度と予め決定される基準角度とを比較する（ステップＳ１５）。ここで、制御部９は、特定した最大漏洩角度と基準角度とが一致しない場合（ステップＳ１５、ＮＯ）、紙葉類７が疲弊券であると判定する（ステップＳ１６）。また、制御部９は、特定した最大漏洩角度と基準角度とが一致する場合（ステップＳ１５、ＹＥＳ）、紙葉類７が疲弊券ではないと判定する（ステップＳ１７）。

制御部９は、疲弊券であると判定した紙葉類７から検出した波形に基づいて、最大波高値が基準値未満であるか否か判定する（ステップＳ１８）。即ち、制御部９は、最大漏洩角度で設置した受信部２により受信した波形における最大波高値と、基準波高値記憶部９ａに記憶される基準波高値とを比較し、最大波高値が基準波高値未満であるか否か判定する。

また、制御部９は、疲弊券ではないと判定した紙葉類７から検出した波形に基づいて、最大波高値が基準値未満であるか否か判定する（ステップＳ１９）。即ち、制御部９は、最大漏洩角度で設置した受信部２により受信した波形における最大波高値と、基準波高値記憶部９ａに記憶される基準波高値とを比較し、最大波高値が基準波高値未満であるか否か判定する。

ステップＳ１８において、最大波高値が基準値未満であると判定した場合（ステップＳ１８、ＹＥＳ）、制御部９は、紙葉類７が損券であると判定する（ステップＳ２０）。即ち、制御部９は、紙葉類７が疲弊して再流通に適さないものであると判断する。

ステップＳ１８において、最大波高値が基準値以上であると判定した場合（ステップＳ１８、ＮＯ）、または、ステップＳ１９において、最大波高値が基準値以上であると判定した場合（ステップＳ１９、ＮＯ）、制御部９は、紙葉類７が正券であると判定する（ステップＳ２１）。即ち、制御部９は、紙葉類７が疲弊していない再流通可能なものである、または、疲弊しているが再流通可能なものである、と判断する。

また、ステップＳ１９において、最大波高値が基準値未満であると判定した場合（ステップＳ１９、ＹＥＳ）、制御部９は、紙葉類７が損券であると判定する（ステップＳ２２）。即ち、制御部９は、紙葉類７が疲弊して再流通に適さないものであると判断する。

上記したように、本実施形態のこわさ検出装置１０は、紙葉類７に対して音波を照射する。こわさ検出装置１０は、紙葉類７から発せられるラム波の漏洩波を異なる複数の角度で配置される受信部２により受信する。こわさ検出装置１０の制御部９は、受信した波形に基づいて、最大波高値及び最大漏洩角度を特定する。

制御部９は、予め決定される基準角度と、特定した最大漏洩角度とを比較し、紙葉類７が疲弊券であるか否かを判定する。さらに、制御部９は、予め記憶される基準波高値と、特定した最大波高値とを比較し、紙葉類７が正券であるか否かを判定する。これにより、紙葉類７の疲弊度を特定することができる。さらに、紙葉類７の疲弊度に応じて、紙葉類７を正券として再流通可能か否かを判定することができる。

この結果、より高精度で紙葉類のこわさを検出することができるこわさ検出装置、こわさ検出方法、及びこわさ検出装置を備える紙葉類処理装置を提供することができる。

なお、上記した実施形態では、３つの受信部に対応するように送信部を３つ設けたが、送信部は１つでもよい。また、送信部１は、紙葉類７に対して最適入射角度で設置されるとして説明したが、これに限定されない。送信部１の設置確度は、紙葉類７にラム波を励起させることができる角度であれば、如何なる確度で設置されていてもよい。

図１５及び図１６は、こわさ検出装置１０の配置位置の例について説明するための説明図である。

図１５に示す例では、１つのこわさ検出装置１０を紙葉類７が搬送される範囲の中央に設けている。こわさ検出装置１０は、送信部１と受信部２の間の範囲を検査する。この為、搬送される紙葉類７が送信部１と受信部２の間の範囲を超える場合、紙葉類７の搬送方向に直交する方向に、こわさ検出装置１０を複数設置する必要がある。

図１６に示す例では、紙葉類７の搬送方向に直交する方向に複数こわさ検出装置１０が設置されている。この場合、紙葉類７の全体の疲弊度を検査することができる。

図１７は、こわさ検出装置１０の送信部１及び受信部２の配置の他の例について説明するための説明図である。
図１７に示すように、こわさ検出装置１０は、搬送される紙葉類７を挟んで一方に設置される送信部１と、他方に設置される受信部２とを備えている。このように配置することにより、遮蔽板３を用いずに、送信部１から射出される音波が紙葉類７を介さずに受信部２に入射すること（クロストーク）を防ぐことができる。

なお、搬送する紙葉類７に弛みが生じている場合、紙葉類７と送信部１及び受信部２との相対位置及び角度が変化する。この為、こわさ検出装置１０により検出する波形の特性が変化する。この結果、こわさ検出装置１０は、紙葉類７の検査を精度よく行う事ができない場合がある。

図１８は、こわさ検出装置１０の搬送部の他の構成の例について説明するための説明図である。
図１８に示すように、こわさ検出装置１０は、張力付与機構６をさらに備える。張力付与機構６は、搬送ベルト５に組みつけられている。張力付与機構６は、搬送ベルト５に対して外側に力を加える。これにより、張力付与機構６は、紙葉類７に対して搬送方向と直交する方向に張力を発生させる。

この構成によると、紙葉類７に弛みが生じる事を防ぐことができる。これにより、こわさ検出装置１０は、紙葉類７の検査を精度よく行う事ができる。

図１９は、こわさ検出装置１０の搬送部のさらに他の構成の例について説明するための説明図である。
図１９に示すように、こわさ検出装置１０の搬送ベルト５は、湾曲されて設置されている。搬送ベルト５には、例えば、図示しない駆動プーリなどが沿接されて設置される。これにより、搬送ベルト５は、紙葉類７を湾曲させた状態で搬送することができる。

搬送ベルト５は、紙葉類７を湾曲させた状態で搬送することにより、紙葉類７に対して搬送方向と直交する方向に張力を発生させる。この構成によると、紙葉類７に弛みが生じる事を防ぐことができる。これにより、こわさ検出装置１０は、紙葉類７の検査を精度よく行う事ができる。

次に、上記したこわさ検出装置１０を備える紙葉類処理装置について説明する。
図２０は、一実施形態に係る紙葉類処理装置の外観について説明するための説明図である。
図２０に示すように、紙葉類処理装置１００は、装置外部に、投入部１１２、操作部１３６、操作表示部１３７、ドア１３８、取出口１３９、及びキーボード１４０を備えている。

投入部１１２は、紙葉類７を投入するための構成である。投入部１１２は、重ねられた状態の紙葉類７をまとめて受け入れる。操作部１３６は、オペレータによる各種操作入力を受け付ける。操作表示部１３７は、オペレータに対して各種の操作案内、及び処理結果などを表示する。なお、操作表示部１３７は、タッチパネルとして構成されていてもよい。この場合、紙葉類処理装置１００は、操作表示部１３７に表示されるボタンと、操作表示部１３７に対するオペレータによる操作と、に基づいて、各種の操作入力を検知する。

ドア１３８は、投入部１１２の投入口を開閉する為のドアである。取出口１３９は、紙葉類処理装置１００により再流通不可と判断された紙葉類７がスタックされる集積部から紙葉類７を取り出す為の構成である。キーボード１４０は、オペレータによる各種操作入力を受け付ける入力部として機能する。

図２１は、図２０に示す紙葉類処理装置１００の構成例について説明するための説明図である。
紙葉類処理装置１００は、装置内部に、投入部１１２、取出部１１３、吸着ローラ１１４、搬送路１１５、検査部１１６、ゲート１２０乃至１２５、排除搬送路１２６、排除集積部１２７、集積・結束部１２８乃至１３１、裁断部１３３、及びスタッカ１３４を備える。また、紙葉類処理装置１００は、主制御部１５１を備える。主制御部１５１は、紙葉類処理装置１００の各部の動作を統合的に制御する。

取出部１１３は、投入部の上部に設けられる。取出部１１３は、吸着ローラ１１４を備えている。吸着ローラ１１４は、投入部１１２にセットされた紙葉類７を集積方向の上端に接するように設けられている。即ち、吸着ローラ１１４は、回転することにより、投入部１１２にセットされた紙葉類７を集積方向の上端から１枚ずつ装置内部に取り込む。吸着ローラ１１４は、たとえば、１回転するごとに１枚の紙葉類７を取出すように機能する。これにより、吸着ローラ１１４は、紙葉類７一定のピッチで取出す。吸着ローラ１１４により取り込まれた紙葉類７は、搬送路１１５に導入される。

搬送路１１５は、紙葉類７を紙葉類処理装置１００内の各部に搬送する搬送手段である。搬送路１１５は、搬送ベルト５及び図示しない駆動プーリなどを備えている。搬送路１１５は、図示しない駆動モータ及び駆動プーリにより搬送ベルト５を動作させる。搬送路１１５は、吸着ローラ１１４により取り込まれた紙葉類７を搬送ベルト５により一定速度で搬送する。なお、搬送路１１５における取出部１１３に近い側を上流側、スタッカ１３４に近い側を下流側として説明する。

取出部１１３から延びた搬送路１１５上には、検査部１１６が設けられている。検査部１１６は、画像読取装置１１７、画像読取装置１１８、こわさ検出装置１０、及び厚み検査部１１９を備えている。検査部１１６は、紙葉類７の光学的特徴情報、機械的特徴、及び磁気的特長情報を検出する。これにより、紙葉類処理装置１００は、紙葉類７の種類、汚棄損、表裏、及び真偽などを検査する。

画像読取装置１１７、及び１１８は、それぞれ搬送路１１５を挟んで対面するように設けられている。画像読取装置１１７、及び１１８は、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の両面の画像を読み取る。画像読取装置１１７、及び１１８は、それぞれ、Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）カメラを備える。紙葉類処理装置１００は、画像読取装置１１７、及び１１８により撮像した画像に基づいて、紙葉類７の表面及び裏面の模様画像を取得する。

画像読取装置１１７、及び１１８は、読み取った画像を検査部１１６内の図示しないメモリに一時的に記憶する。紙葉類処理装置１００は、このメモリに記憶されている画像を操作入力に応じて操作表示部１３７に表示する。

こわさ検出装置１０は、上記したように、紙葉類７の機械的特性を検出する。これにより、こわさ検出装置１０は、紙葉類７が疲弊して再流通不可能な損券であるか、再流通可能な正券であるかを判定する。

厚み検査部１１９は、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の厚みを検査する。例えば、検出した厚みが規定値以上である場合、紙葉類処理装置１００は、紙葉類７の２枚取りを検出する。

また、検査部１１６は、図示しない磁気センサなどを備えている。磁気センサは、紙葉類７の磁気的な特徴情報を検出する。

主制御部１５１は、画像読取装置１１７、１１８、こわさ検出装置１０、厚み検査部１１９、及び磁気センサなどによる検出結果に基づいて、紙葉類７が正券、損券、または排除権であるかを判定する。

紙葉類処理装置１００は、正券と判定した紙葉類７を集積・結束部１２８乃至１３１に搬送する。また、紙葉類処理装置１００は、損券と判定した紙葉類７を裁断部１３３に搬送する。裁断部１３３は、搬送される損券を裁断する。なお、紙葉類処理装置１００は、損券をスタッカ１３４に搬送し集積してもよい。スタッカ１３４は、集積した損券が例えば１００枚に到達するごとに施封を行う。

排除券は、正券及び損券に該当しない紙葉類７である。紙葉類処理装置１００は、排除券と判定した紙葉類７を排除集積部１２７に搬送する。排除券は、例えば、２枚取り券などの搬送異常券、折れ・破れなどの不良券、及び適用外券種・偽券などの判別不能券を含む。

検査部１１６の下流側の搬送路１１５上には、ゲート１２０乃至１２５が順に配設されている。ゲート１２０乃至１２５は、それぞれ、主制御部１５１により制御される。主制御部１５１は、検査部１１６による検査の結果に基づいて各ゲート１２０乃至１２５の動作を制御する。これにより、主制御部１５１は、搬送路１１５を搬送されている紙葉類７を所定の処理部に搬送するように制御する。

検査部１１６の直後に配設されたゲート１２０は、搬送路１１５を排除搬送路１２６に分岐する。即ち、ゲート１２０は、検査部１１６による検査の結果、真券ではないと判定された排除券、または、検査部１１６による検査を行うことができない検査不能券等を排除搬送路１２６に搬送するように切り替えられる。

排除搬送路１２６の終端部には、排除集積部（排除部）１２７が設けられている。排除集積部１２７は、取出部１１３にて取出した姿勢のまま、上記したような排除券、及び検査不能券を集積する。排除集積部１２７に集積された紙葉類７は、取出口１３９から取り出すことができる。

また、ゲート１２１乃至１２４により分岐される先には、集積・結束部１２８乃至１３１（総じて集積結束部１３２と称する）がそれぞれ設けられている。集積・結束部１３２には、再流通可能であると判定された紙葉類７が種類及び表裏毎に区別されて集積される。集積・結束部１３２は、集積した紙葉類７を所定枚数毎に結束して格納する。また、紙葉類処理装置１００は、図示しない大束結束部により、所定枚数毎で結束した紙葉類７を複数集積し、結束する。

ゲート１２５により分岐される先には、裁断部１３３が配設されている。裁断部１３３は、紙葉類７を裁断して収納する。ゲート１２５に搬送される紙葉類７は、正規の紙葉類７であり、且つ、再流通が不可能であると判定された紙葉類７（損券）である。

また、ゲート１２５により分岐される他方の搬送路の先には、スタッカ１３４が配設されている。主制御部１５１は、損券裁断モードが選択されている場合、紙葉類７を裁断部１３３に搬送するようにゲート１２５を制御する。また、主制御部１５１は、損券裁断モードが選択されていない場合、紙葉類７をスタッカ１３４に搬送するようにゲート１２５を制御する。

なお、主制御部１５１は、集積・結束部１３２に集積された紙葉類７の枚数、及び、裁断部１３３により裁断された紙葉類７の枚数及び識別情報を逐次記憶する。

図２２は、図２０及び図２１に示す紙葉類処理装置１００の制御系の構成例について説明するためのブロック図である。

紙葉類処理装置１００は、主制御部１５１、検査部１１６、搬送制御部１５２、集積・結束制御部１５３、裁断制御部１５６、操作表示部１３７、及びキーボード１４０などを備える。

主制御部１５１は、紙葉類処理装置１００の全体的な制御を司る。主制御部１５１は、操作表示部１３７により入力される操作、及び検査部１１６による検査結果に基づき、搬送制御部１５２及び集積・結束制御部１５３を制御する。

例えば、操作員は、操作表示部１３７またはキーボード１４０により、処理する紙葉類７の券種、枚数、正損判別レベル、供給元の名称、及び処理方法などを入力する。

検査部１１６は、画像読取装置１１７、及び１１８、厚み検査部１１９、こわさ検出装置１０、その他のセンサ類１５４、及びＣＰＵ１５５を備える。

画像読取装置１１７、及び１１８は、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の両面の画像を読み取る。画像読取装置１１７、及び１１８は、例えばＣＣＤなどの受光素子と光学系とを備える。画像読取装置１１７、及び１１８は、搬送される紙葉類７に対して光を投光し、反射光または透過光を光学系により受光する。画像読取装置１１７、及び１１８は、光学系により受光した光をＣＣＤに結像させ、電気信号（画像）を取得する。

主制御部１５１は、紙葉類７の基準となる画像（基準画像）を記憶部１５１ａに予め記憶する。主制御部１５１は、紙葉類７から取得した画像と、記憶部１５１ａに記憶される基準画像とを比較することにより、静養類の正損判定及び偽券判定を行う。

こわさ検出装置１０は、上記したように、こわさ検出装置１０は、送信部１により搬送される紙葉類７に対して音波を照射する。こわさ検出装置１０は、紙葉類７から発せられるラム波の漏洩波を、紙葉類７に対して異なる複数の角度で配置される複数の受信部２Ａ、２Ｂ、及び２Ｃにより受信する。こわさ検出装置１０の制御部９は、各受信部２により受信した波形に基づいて、最大波高値及び最大漏洩角度を特定する。

制御部９は、紙葉類７の特性により予め決定される基準角度と、特定した最大漏洩角度とを比較し、紙葉類７が疲弊券であるか否かを判定する。さらに、制御部９は、基準波高値記憶部９ａに記憶される基準波高値と、特定した最大波高値とを比較し、紙葉類７が正券であるか否かを判定する。これにより、こわさ検出装置１０は、紙葉類７が正券として再流通可能であるか否かを判定することができる。

厚み検査部１１９は、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の厚みを検査する。その他のセンサ類１５４は、例えば、磁気センサなどである。磁気センサは、搬送路１１５を搬送される紙葉類７から磁気的な特徴情報を検出する。

ＣＰＵ１５５は、画像読取装置１１７、１１８、厚み検査部１１９、こわさ検出装置１０、及びその他のセンサ類１５４などによる検査の結果に基づいて、搬送路１１５を搬送される紙葉類７の種類、正損、表裏、及び真偽などを判別する。

搬送制御部１５２は、主制御部１５１の制御に基づき、取出部１１３、搬送路１１５、排除搬送路１２６、及びゲート１２０乃至１２５を制御する。これにより、搬送制御部１５２は、紙葉類７の取り込み及び搬送を制御する。また、搬送制御部１５２は、判定した紙葉類７の種類毎に区分する区分処理を行う。即ち、搬送制御部１５２は、区分処理部として機能する。なお、搬送制御部１５２は、紙葉類７の種類毎に区分するとしたがこれに限定されない。例えば、こわさ検出装置１０の検出結果に基づいて、紙葉類７を疲弊度毎に区分して処理してもよい。

集積・結束制御部１５３は、主制御部１５１の制御に基づき、前記排除集積部１２７及び集積・結束部１２８〜１３１を制御する。これにより、集積・結束制御部１５３は、紙葉類７の集積、及び結束の制御を行なう。

裁断制御部１５６は、主制御部１５１の制御に基づき、裁断部１３３の動作を制御する。これにより、裁断部１３３は、搬送される紙葉類７の裁断を行う。

上記したように、本発明の一実施形態に係るこわさ検出装置１０を備える紙葉類処理装置１００は、紙葉類７に対してこわさ検出装置１０により検査を行う。こわさ検出装置１０は、紙葉類７の機械的特性を検査し、再流通可能であるか否かを判定する。紙葉類処理装置１００は、判定結果に基づいて紙葉類７を適切に処理することができる。

なお、上記した実施形態では、搬送される紙葉類７に対して検査を行うことを前提として説明したが、この構成に限定されない。静止している紙葉類７に対しても同様に検査を行う事ができる。

図２３は、こわさ検出装置１０の他の配置例について説明するための説明図である。なお、図２３に示す例では、紙葉類７は搬送されない状態であると仮定して説明する。
紙葉類７が搬送されない状態で紙葉類７の全体の検査を行う場合、図２３に示すように、こわさ検出装置１０をマトリクス状に複数設置する。このように配置することにより、紙葉類７全体のこわさ検出を行うことができる。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…送信部、２…受信部、３…遮蔽板、５…搬送ベルト、６…張力付加機構、７…紙葉類、９…制御部、９ａ…基準波高値記憶部、１０…こわさ検出装置、１００…紙葉類処理装置、１１２…投入部、１１３…取出部、１１４…吸着ローラ、１１５…搬送路、１１６…検査部、１１７…画像読取装置、１１８…画像読取装置、１１９…厚み検査部、１５１…主制御部、１５１ａ…記憶部、１５２…搬送制御部、１５３…集積・結束制御部、１５４…他のセンサ類、１５５…ＣＰＵ、１５６…裁断制御部。

Claims (12)

1. 紙葉類に対して音波を所定の角度で送信してラム波を励起させる送信部と、
   前記紙葉類を伝播するラム波の漏洩波を前記紙葉類に対して異なる角度で受信する複数の受信センサを備える受信部と、
   前記受信部の複数の受信センサからの出力に基づいて前記紙葉類からの音波の漏洩量が最大となる最大漏洩角度を特定し、特定した最大漏洩角度に基づいて前記紙葉類の疲弊度を判定する第１の判定部と、
   を具備することを特徴とするこわさ検出装置。
2. 前記第１の判定部は、前記特定した最大漏洩角度と予め決定される基準角度とが一致しない場合、前記紙葉類を疲弊していると判定することを特徴とする請求項１に記載のこわさ検出装置。
3. 予め基準波高値を記憶する基準波高値記憶部と、
   前記受信部の複数の受信センサからの出力に基づいて最大波高値を特定し、特定した最大波高値と前記基準波高値記憶部により記憶される基準波高値とを比較する波高値比較部と、
   前記波高値比較部による比較結果に基づいて前記紙葉類が正券であるか否かを判定する第２の判定部と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項１に記載のこわさ検出装置。
4. 前記第２の判定部は、前記特定した最大波高値が前記基準波高値記憶部により記憶される基準波高値未満である場合、前記紙葉類を損券と判定することを特徴とする請求項３に記載のこわさ検出装置。
5. 前記送信部は、前記紙葉類の一方の面に前記基準角度で設置されることを特徴とする請求項２に記載のこわさ検出装置。
6. 前記受信部は、前記紙葉類の一方の面に、前記基準角度で設置される第１の受信センサと、前記基準角度＋Ｎ度の角度で設置される第２の受信センサと、前記基準角度−Ｍ度の角度で設置される第３の受信センサと、を具備することを特徴とする請求項５に記載のこわさ検出装置。
7. 前記送信部と前記受信部との間であって前記紙葉類の一方の面に音波を遮断する遮蔽板をさらに具備することを特徴とする請求項６に記載のこわさ検出装置。
8. 紙葉類に対して音波を所定の角度で送信してラム波を励起させ、
   前記紙葉類を伝播するラム波の漏洩波を前記紙葉類に対して複数の異なる角度で受信し、
   前記複数の角度により受信した信号に基づいて、前記紙葉類からの音波の漏洩量が最大となる最大漏洩角度を特定し、特定した最大漏洩角度に基づいて前記紙葉類の疲弊度を判定する、
   ことを特徴とするこわさ検出方法。
9. 紙葉類を搬送する搬送部と、
   前記搬送部により搬送される紙葉類に対して音波を所定の角度で送信してラム波を励起させる送信部と、
   前記紙葉類を伝播するラム波の漏洩波を前記紙葉類に対して異なる角度で受信する複数の受信センサを備える受信部と、
   前記受信部の複数の受信センサからの出力に基づいて前記紙葉類からの音波の漏洩量が最大となる最大漏洩角度を特定し、特定した最大漏洩角度に基づいて前記紙葉類の疲弊度を判定する判定部と、
   前記判定部による判定結果に基づいて、前記紙葉類を区分する区分処理部と、
   を具備することを特徴とする紙葉類処理装置。
10. 前記送信部と複数の受信部とは紙葉類の搬送方向と直交する方向に所定距離離間して配置されていることを特徴とする請求項９に記載の紙葉類処理装置。
11. 前記搬送部は、前記紙葉類の搬送方向と直交する方向に張力を発生させる張力付与機構を具備することを特徴とする請求項１０に記載の紙葉類処理装置。
12. 前記送信部と受信部とは、送信部と受信部との距離と、紙葉類の搬送速度と、に基づいた所定の距離だけ紙葉類の搬送方向に位置をずらして配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の紙葉類処理装置。

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