JP2007007192A - 遊技機のリール表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を大形化することなく、リール始動時に十分な始動トルクが得られてスムーズに始動及び回転し、リール停止時に無駄な短絡電流が流れず省電力であり、コンパクトで低廉な遊技機のリール表示装置を提供する。
【解決手段】本発明の遊技機のリール表示装置は、複数の絵柄を外周面にもつ環状のリールと、少なくとも２相の励磁コイルをもち該リールを回転駆動するステッピングモータ３と、該励磁コイルを駆動する駆動回路４と、該リールの回転及び停止を制御するための制御信号を該駆動回路に送出する制御部と、を備える遊技機のリール表示装置であって、該駆動回路４は該励磁コイル３２、３３に流れる電流の方向を時間的に反転させるバイポーラ駆動回路であることを特徴とする。また、２相の前記励磁コイル３２、３３をもち、前記駆動回路４は１相の駆動と２相両方の駆動とを時間的に交互に行う１−２相励磁回路であることが好ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、スロットマシンやパチンコ機のリール表示装置に関する。

スロットマシンなどの遊技機には、複数の絵柄を外周面にもつ環状のリールが数個、互いに独立回転可能に並設されている。そして、遊技者がコインを投入あるいはスタートボタンを押下することによりリールが回転して遊技が開始され、ストップボタンを押下することによりリールが停止する。このとき、リールの絵柄が所定の組み合わせで揃うと、いわゆる”当たり”となって多数のコインを獲得することができるようになっている。パチンコ機にも、回転開始と停止の条件は異なるが、同様のリール表示装置をもつタイプがある。

このリールの回転駆動には通常ステッピングモータが用いられている。ステッピングモータは、一般的には永久磁石からなる回転子と励磁コイルからなる固定子とをもち、励磁コイルに矩形状のパルス電圧が加えられて駆動される。そして、駆動回路はこのパルス電圧を発生し、制御部はパルス電圧のオン／オフのタイミングを制御している。ステッピングモータはプリンタなどのＯＡ機器に多用されているが、遊技機用では停止時に特に大きな制動トルクが必要なため、専用機種が用いられることもある。

遊技機用のステッピングモータでは、従来２相の励磁コイルが配設され、各励磁コイルは両端の端子の他に中間端子が引き出され駆動回路に接続されていた。駆動回路には、回路構成のシンプルなユニポーラ駆動回路が一般的に用いられてきた。ユニポーラ駆動回路では、中間端子に電源電圧を印加するとともに、両端の端子を交互に電源の接地側端子に接続し、励磁コイルのいずれか半分に一定の電流方向で通電していた。そして２つの励磁コイルの通電状態の切替により回転磁界を発生させ、電磁力により回転子を駆動していた。最近では、特許文献１に開示されるように、３相の励磁コイルをもつステッピングモータも提案されている。
特開２００２−１１１４８号公報

ところで、従来の２相励磁コイルをユニポーラ駆動するリール表示装置では、リールを始動させる際に十分な始動トルクが得られずに脱調し、再始動が必要となる場合があった。再始動を行うためには、モータ回転速度の検出及び判定と、再始動の制御指令が必要であり、制御部及び駆動回路の複雑化を招いていた。一方、リールの不安定な動作は遊技者に対しても違和感や不快感を与えるおそれがあった。始動トルクの裕度不足は、製作上の性能のばらつきや経時使用による性能低下により生じ得るものである。この対策として励磁コイルを大形化すると、製作コストの上昇ならびに装置全体の大形化、重量化を招いてしまう。

また、リールを停止する際には励磁コイルの両端を接地短絡して、ディテントトルクを利用していた。すなわち、永久磁石からなる回転子の回転により固定子側の励磁コイルに起電力が発生し、接地短絡回路が電気的負荷となってブレーキの作用を果たしていた。このとき、電源電圧も接地短絡回路に印加されるため、無駄な短絡電流が流れていた。

本発明は上記背景に鑑みてなされたものであり、装置を大形化することなく、リール始動時に十分な始動トルクが得られてスムーズに始動及び回転し、リール停止時に無駄な短絡電流が流れず省電力であり、コンパクトで低廉な遊技機のリール表示装置を提供する。

本発明の遊技機のリール表示装置は、複数の絵柄を外周面にもつ環状のリールと、少なくとも２相の励磁コイルをもち該リールを回転駆動するステッピングモータと、該励磁コイルを駆動する駆動回路と、該リールの回転及び停止を制御するための制御信号を該駆動回路に送出する制御部と、を備える遊技機のリール表示装置であって、該駆動回路は該励磁コイルに流れる電流の方向を時間的に反転させるバイポーラ駆動回路であることを特徴とする。また、２相の前記励磁コイルをもち、前記駆動回路は１相の駆動と２相両方の駆動とを時間的に交互に行う１−２相励磁回路であることが好ましい。

リールは、遊技者が表示窓から容易に視認できる大きさの絵柄を外周面にもっている。リールは、例えば、外周を形成する環状体と、環状体の中心に同軸配置される中心体と、環状体と中心体とを半径方向に連結する複数のスポークと、で構成することができる。始動時及び停止時の負担を低減するため。リールの構成部材には軽量の樹脂を用い、部材自体も薄肉化されることが好ましい。リールには、本願出願人の出願によるスロットマシンの回転リール（特開２００３−１９０３６４号公報）を適用することもできる。

ステッピングモータは、少なくとも２相の励磁コイルをもつものとし、励磁コイルの両端の端子は、後述の駆動回路に配線接続する。ステッピングモータは、リールの中心体に隣接して配設することにより、出力軸を中心体に直結して、リールを直接的に回転駆動することができる。なお、励磁コイルの極数（個数）は相数の整数倍とすればよく、極数を大きく例えば２相８極として、回転を滑らかにし、また停止時の角度分解能を高めることができる。

駆動回路は、電源電圧と制御信号を入力として、励磁コイルへ電源電圧を出力する回路である。電源電圧には、別途電源装置によって生成される規定の直流電圧を用いることができる。制御信号は、後述の制御部から送出されるものであり、励磁コイルへの電源電圧供給のタイミングと、正負反転の要否を制御することができる。

制御部は、コインを受容するコインアクセプタやスタートボタン、ストップボタンの情報を収集し、駆動回路に規定の制御信号を送出する部位である。制御部は、例えば汎用のマイクロコンピュータと、駆動回路に合わせて作成した専用の制御ソフトウェアと、で構成することができる。そして、制御部で励磁コイルへ印加する電源電圧の正負を時間的に反転させるように制御すれば、流れる電流も時間的に反転するので、バイポーラ駆動回路を実現したことになる。

また、２相の励磁コイルをもつ構成では、駆動回路は１相の駆動と２相両方の駆動とを時間的に交互に行うことが好ましい。一例として、Ａ相とＢ相の励磁コイルをもち、８つの時間単位で１サイクルの駆動制御を行う場合を説明する。まず第１時間単位ではＡ相のみ駆動し、第２時間単位ではＡ相とＢ相とを駆動する。続いて、第３時間単位ではＢ相駆動、第４時間単位ではＢ相駆動とＡ相反転駆動、第５時間単位ではＡ相反転駆動、第６時間単位ではＡ相反転駆動とＢ相反転駆動、第７時間単位ではＢ相反転駆動、第８時間単位ではＢ相反転駆動とＡ相駆動、のようにすることができる。上述の駆動では、奇数時間単位では１相駆動、偶数時間単位では２相駆動となっている。

上述のように構成し、制御する本発明のリール表示装置では、励磁コイルの全巻数に電流を流すことができる。これに対して従来のユニポーラ駆動回路では、励磁コイルの半分にしか電流を流さない。したがって、同仕様の励磁コイルを用いたときに、本発明では従来よりも大きな始動トルクを得ることができる。

前記ステッピングモータは磁性体からなる回転子をもち、前記駆動回路は全ての励磁コイルの両端を接地短絡する全相ロック手段をもつことが好ましい。スロットマシンにおいては、ストップボタン押下後、速やかにリールが停止すると、遊技の興味を増す効果がある。このため、バイポーラ駆動回路においても、ディテントトルクを利用する全相ロック手段をもつことが好ましい。全相ロック手段は、励磁コイルの両端を電源電圧から切り離して接地するように、例えばスイッチング素子を組み合わせて構成することができる。

前記駆動回路は、ブリッジ回路上に配されたスイッチング素子と、前記制御信号を入力として論理演算を行い該スイッチング素子をオン／オフさせるロジック素子と、を有することが好ましい。駆動回路の構成として、出力部にブリッジ回路を、入力演算部にロジック回路を用いることができる。ブリッジ回路では、四辺それぞれにトランジスタなどを用いたスイッチング素子を配し、一つの対角線に電源電圧を供給し、他の対角線に駆動コイルを接続する。ロジック回路は、制御信号に応じて四辺のスイッチング素子をオン／オフ制御するように構成する。例えば、向かい合う二辺のスイッチング素子をオンしてやれば、励磁コイルが駆動される。また、電源の接地側端子が接続される二辺のスイッチング素子をオンしてやれば、励磁コイルの両端が接地されて、全相ロックが行える。ブリッジ回路を用いて全相ロックを行えば、電源電圧は開路されるため、無駄な短絡電流は流れない。

上述のように、駆動回路はスイッチング素子とロジック素子、及び付帯する抵抗などを実装した電子基板で形成することができる。しかしながら、バイポーラ駆動回路では従来のユニポーラ駆動回路よりも多数の素子が必要となるため電子基板が大形化し、遊技機への取り付け上の制約となる。そこで、多数の素子を集積したモータドライバと呼ばれる専用のＩＣ素子を適用することが考えられる。ところが、ステッピングモータ用のドライバはユニポーラ駆動形は普及しているものの、バイポーラ駆動形は市販品の種類が極端に少なく、遊技機用には適用できない。バイポーラ駆動形の市販品が少ない理由は、高速回転域でスイッチングの際の立ち上がり時間及び立ち下がり時間が問題となり、複数のスイッチング部が同時に導通状態となってドライバ内に期待しない貫通電流が流れるためである。

前記駆動回路に直流モータ駆動用のＩＣ素子を用いてもよい。現状では遊技機のリールの回転速度には規制があり（約８０ｒｐｍ以下）、また遊技者の視覚に訴えるためにもリールは低速回転のほうが好ましい。すなわち、遊技機のリール表示装置用のステッピングモータでは、低速回転域での駆動が行えれば十分である。この用途には、直流モータ駆動用のＩＣ素子を用いることができる。これにより、駆動回路はコンパクト化されて取り付けの自在性が確保できるとともに、製作コストも低減できる。さらに、従来のユニポーラ駆動形ドライバを制御する専用の制御ソフトウェアをそのまま利用することもできる。

前記ステッピングモータは、その外周に多数の歯を有し磁性体からなる回転子をもつハイブリッド型ステッピングモータであることが好ましい。既に説明したように、リール停止に際してディテントトルクを利用した全相ロックを行うためには、回転子は磁性体（通常は永久磁石）であることが要件となる。さらに、多数の絵柄を正確に表示するために、回転子は多数の歯を有して角度制御能、分解能を高めることが好ましい。

前記制御部は、前記ステッピングモータの回転位置を検出する回転角検出手段をもつことが好ましい。リールの回転状況を検出して駆動回路を制御するため、及びリールの停止位置を検出してあらかじめ遊技機内部にて抽選された”あたり”に応じた図柄が揃っているかどうかの判定を行うために、リールの回転角を検出することが必要である。ところが、リールは比較的大形であるため、直結するモータの出力軸で回転角を検出するようにしてもよい。回転角検出手段には、ロータリーエンコーダなどを適用することができる。

本発明の遊技機のリール表示装置では、リールとステッピングモータと駆動回路と制御部とを備え、駆動回路は励磁コイルに流れる電流の方向を時間的に反転させるバイポーラ駆動回路とした。このため、励磁コイルの全巻数に電流を流すことができ、従来の励磁コイルの半分にしか電流を流さないユニポーラ駆動回路よりも大きな始動トルクを得ることができる。したがって、装置を大形化することなく十分な始動トルクが得られて、リールはスムーズに始動及び回転する。

また、ステッピングモータは磁性体からなる回転子をもち、駆動回路はブリッジ回路上に配されたスイッチング素子とオン／オフ制御用のロジック素子とを有するようにした。このため、リール停止時に全ての励磁コイルの両端を接地短絡して全相ロックを行うと、電源電圧は開路されて従来流れていた短絡電流は生じず、省電力である。

さらに、駆動回路に直流モータ駆動用のＩＣ素子を用いた態様では、駆動回路はコンパクト化されて取り付けの自在性が確保できるとともに、製作コストも低減できる。

本発明を実施するための最良の形態を、図１〜６を参考にして説明する。図１は、本発明の実施例のリール表示装置１が組み込まれたスロットマシン９を示す正面図である。このスロットマシン９には、リール表示装置１が３組横に並べて配設され、正面の表示窓９１から各リール２の絵柄が視認できるようになっている。遊技者は、正面中央右側に設けられたコイン投入口９２からコインを投入し中央左スタートレバー９３を押下してリール２を回転させ、中央の３つのストップボタン９４でリール２を停止させて遊技できるようになっている。

実施例のリール表示装置１は、リール２、ステッピングモータ３、バイポーラ駆動回路４、制御部により構成されている。図２は、リール２及びステッピングモータ３の分解斜視図である。図２に示されるように、リール２は、中心体２１と、４本のスポーク２２Ａ〜２２Ｄと、２個のリング２３Ａ、２３Ｂと、フィルム環状体２４と、で構成され、これらは軽量の樹脂製とされている。

中心体２１は、リール２の中心に位置する略円筒形の部材である。中心体２１から径方向外向き四方に等長の４本のスポーク２２Ａ〜２２Ｄが配設され、終端にリング２３Ａが固定されている。このリング２３Ａから軸方向に離隔して第２のリング２３Ｂが配置されている。中心体２１と２つのリング２３Ａ、２３Ｂとは、同軸配置とされている。そして、２つのリング２３Ａ、２３Ｂの外周側に、両者に架け渡されながら周回するようにフィルム環状体２４が配設されている。フィルム環状体２４の外周面には複数の絵柄が印刷されている。

ステッピングモータ３は、サイドフレーム８のモータ取り付け部８１に４本のボルト８２で取り付けられている。ステッピングモータ３の出力軸３０は、中心体２１に直結しており、リール２の荷重を支持するとともに回転駆動するように構成されている。上記の他、リール２のフィルム環状体２４の内側には、リール２の回転角を検出するフォトセンサ８３、及びフィルム環状体２４を内側から照らす光源装置８４が設けられている。

次に、ステッピングモータ３を駆動する駆動回路について、図３を参考に説明する。図３は、駆動回路を説明する図であり、（Ａ）はステッピングモータ３の原理図、（Ｂ）はバイポーラ駆動回路４の接続図である。図３（Ａ）で、回転子は外周に多数の歯を有し磁性体からなるハイブリッド形回転子３１である。固定子は、Ａ相励磁コイル３２とＢ相励磁コイル３３とで構成されている。それぞれのコイルの両端の端子３２Ｐ、３２Ｎ、３３Ｐ、３３Ｎは引き出されて、バイポーラ駆動回路４に接続されている。

図３（Ｂ）で、バイポーラ駆動回路４は、電源電圧の入力端子４１Ｐと接地端子４１Ｎとを持っている。入力端子４１Ｐと接地端子４１Ｎとの間には２組のブリッジ回路４２、４３が形成され、四辺にはそれぞれスイッチング素子が配され、第一の対角線には電源電圧が印加され、第二の対角線にはそれぞれ励磁コイル３２、３３が接続されている。

すなわち、第一のブリッジ回路４２では、入力端子４１Ｐと接地端子４１Ｎとの間に、２つのスイッチング素子Ｓ１１とＳ１２とが直列に接続され、さらに２つのスイッチング素子Ｓ１３とＳ１４とが直列に接続されている。そして、スイッチング素子Ｓ１１とＳ１２との連結点にＡ相励磁コイル３２の端子３２Ｐが接続され、スイッチング素子Ｓ１３とＳ１４との連結点に端子３２Ｎが接続されている。同様に、第二のブリッジ回路４３では、入力端子４１Ｐと接地端子４１Ｎとの間に、２つのスイッチング素子Ｓ２１とＳ２２とが直列に接続され、さらに２つのスイッチング素子Ｓ２３とＳ２４とが直列に接続されている。そして、スイッチング素子Ｓ２１とＳ２２との連結点にＢ相励磁コイル３３の端子３３Ｐが接続され、スイッチング素子Ｓ２３とＳ２４との連結点に端子３３Ｎが接続されている。なお、スイッチング素子Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４にはトランジスタ素子が用いられ、制御信号によりオン／オフ制御されるようになっている。

次に、制御部が行う１−２相励磁の方法について説明する。図４は、課題を解決するための手段で説明した８つの時間単位で１サイクルの駆動制御を行う場合の励磁方法を図示したものである。図４の横軸は時間単位で、縦軸基線の上側は正相駆動、下側は反転駆動を示している。参考までに、第１時間単位における電流方向を図５（Ａ）に矢印で示し、第６時間単位について図５（Ｂ）に示す。図５（Ａ）では、スイッチング素子Ｓ１１とＳ１４とがオンとなり、Ｓ１３がオフとなって、Ａ相励磁コイル３２に正相電流ＩＡｎが流れる。また、スイッチング素子Ｓ２１とＳ２３とはオフとなり、Ｂ相励磁コイル３３には電流は流れない。図５（Ｂ）では、スイッチング素子Ｓ１２とＳ１３とがオンとなり、Ｓ１１がオフとなって、Ａ相励磁コイル３２に反転電流ＩＡｒが流れる。また、スイッチング素子Ｓ２２とＳ２３とがオンとなり、Ｓ２１がオフとなって、Ｂ相励磁コイル３３にも反転電流ＩＢｒが流れる。

また、リール２を停止させるために全相ロックを行うには、スイッチング素子Ｓ１１とＳ１３とをオフとし、Ｓ１２とＳ１４とをオンして、Ａ相励磁コイル３２を電源電圧から切り離して、両端３２Ｐ、３２Ｎを接地短絡する。Ｂ相励磁コイル３３も同様にして接地短絡する。

図６は、直流モータ駆動用のＩＣドライバ素子５１を２個用いて実現したバイポーラ駆動回路５である。 図３（Ｂ）に示されるブリッジ回路４２、４３中の４個のスイッチング素子のかわりに１個のＩＣドライバ素子５１を用いればよい。このＩＣドライバ素子５１は量産の市販品であり、駆動回路５がコンパクト化されるとともに、製作コストも低減できる。さらに、ＩＣドライバ素子５１には貫通電流に対する保護回路が付属されており、信頼性が極めて高い。これに対して、 図３（Ｂ）に示されるブリッジ回路４２では、切り替え時に例えばスイッチング素子Ｓ１１の立ち下がりとＳ１２の立ち上がりが重なり、瞬間的に電源が短絡して貫通電流の流れることが懸念される。

本発明の実施例のリール表示装置が組み込まれたスロットマシンを示す正面図である。 実施例のリール表示装置を構成するリール及びステッピングモータを示す分解斜視図である。 実施例のリール表示装置を構成する駆動回路を説明する図であり、（Ａ）はステッピングモータの原理図、（Ｂ）はバイポーラ駆動回路の接続図である。 図３の実施例で、８つの時間単位で１サイクルの駆動制御を行う場合の１−２相励磁方法を示す説明図である。 図４の励磁方法を用いたときの電流方向を示す図であり、（Ａ）は第１時間単位、（Ｂ）は第６時間単位における電流方向の説明図である。 直流モータ駆動用のＩＣドライバ素子を２個用いたバイポーラ駆動回路の回路図である。

符号の説明

１：リール表示装置
２：リール
２１：中心体 ２２Ａ〜２２Ｄ：スポーク
２３Ａ、２３Ｂ：リング ２４：フィルム環状体
３：ステッピングモータ
３０：出力軸 ３１：ハイブリッド形回転子
３２：Ａ相励磁コイル ３３：Ｂ相励磁コイル
３２Ｐ、３２Ｎ、３３Ｐ、３３Ｎ：端子
４：バイポーラ駆動回路
４１Ｐ：電源の入力端子 ４１Ｎ：電源の接地端子 ４２、４３：ブリッジ回路
Ｓ１１〜Ｓ１４、Ｓ２１〜Ｓ２４：スイッチング素子
ＩＡｎ：正相電流 ＩＡｒ、ＩＢｒ：反転電流
５：バイポーラ駆動回路
５１：ＩＣドライバ素子
８：サイドフレーム
９：スロットマシン

Claims (7)

1. 複数の絵柄を外周面にもつ環状のリールと、少なくとも２相の励磁コイルをもち該リールを回転駆動するステッピングモータと、該励磁コイルを駆動する駆動回路と、該リールの回転及び停止を制御するための制御信号を該駆動回路に送出する制御部と、を備える遊技機のリール表示装置であって、該駆動回路は該励磁コイルに流れる電流の方向を時間的に反転させるバイポーラ駆動回路であることを特徴とする遊技機のリール表示装置。
2. ２相の前記励磁コイルをもち、前記駆動回路は１相の駆動と２相両方の駆動とを時間的に交互に行う１−２相励磁回路である請求項１に記載の遊技機のリール表示装置。
3. 前記ステッピングモータは磁性体からなる回転子をもち、前記駆動回路は全ての励磁コイルの両端を接地短絡する全相ロック手段をもつ請求項１または２に記載の遊技機のリール表示装置。
4. 前記駆動回路は、ブリッジ回路上に配されたスイッチング素子と、前記制御信号を入力として論理演算を行い該スイッチング素子をオン／オフさせるロジック素子と、を有する請求項１〜３に記載の遊技機のリール表示装置。
5. 前記駆動回路に直流モータ駆動用のＩＣ素子を用いた請求項１〜４に記載の遊技機のリール表示装置。
6. 前記ステッピングモータは、その外周に多数の歯を有し磁性体からなる回転子をもつハイブリッド型ステッピングモータである請求項１〜５に記載の遊技機のリール表示装置。
7. 前記制御部は、前記ステッピングモータの回転位置を検出する回転角検出手段をもつ請求項１〜６に記載の遊技機のリール表示装置。

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