JP2018007520A - モータ制御装置及び遊技機 - Google Patents

Abstract

【課題】異なる種類の回転角センサに対応可能なモータ制御装置を提供する。
【解決手段】モータ制御装置１は、外部の装置からモータ２の目標回転量及び目標回転速度を規定する制御コマンドを受信する通信インターフェース２１と、モータ２が第１の角度回転する度に第１の検知信号を出力する第１の回転角センサ、及び、モータ２が第１の角度よりも大きい第２の角度回転する度に第２の検知信号を出力する第２の回転角センサの何れも接続可能なセンサインターフェース１５と、第１の検知信号の受信間隔または第２の検知信号の受信間隔に基づいてモータの回転速度の測定値を求め、その測定値が目標回転速度に近づくようにモータの回転速度の設定値を決定する制御部１３と、回転速度の設定値に応じてモータを回転させる駆動信号を生成し、駆動信号を出力する駆動信号生成部１４とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、モータを制御するためのモータ制御装置及びそのようなモータ制御装置を有する遊技機に関する。

回胴遊技機または弾球遊技機などの遊技機には、遊技者の興趣を高めるために、遊技者の視覚、聴覚または感覚に訴える演出を行うための工夫が凝らされている。特に、遊技者の視覚に訴える演出を行うために、遊技機には、可動体、例えば、可動役物が設けられることがある。このような可動体を駆動するために、モータが用いられる。そして、演出に応じて可動体を所定の速度で所定の移動量だけ移動させるために、例えば、モータの制御装置が利用される。モータの制御装置は、例えば、上位装置から、目標速度及び目標回転量などを含む制御コマンドを受信し、そのコマンドに従ってモータを制御する。

遊技者の興趣を高めるために、大型の可動役物が遊技機に搭載されることもある。このような可動役物を駆動するためには、高いトルクを持つモータが必要とされる。そこで、ステッピングモータよりも安価で、同じトルクを発揮するのにステッピングモータよりも小型で済む直流モータが使用されることがある。この場合には、直流モータとともに、直流モータが所定の回転角だけ回転する度に検知信号を出力する回転角センサが利用される。そしてモータの制御装置は、回転角センサからの検知信号の受信回数をカウントすることで、可動体の移動量が所定の移動量に達したか否かを判定することができ、所定の移動量に達したときに、直流モータの回転を停止させる。

回転角センサとして、モータに設けられるホールセンサを利用する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。また、回転角センサとして、ロータリーエンコーダを利用する技術が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。

特開２０１１−８７４４０号公報 特開２０１４−７３０２４号公報

モータにより駆動される可動体の位置を精密に検出するためには、角度分解能を比較的高くすることができるロータリーエンコーダが利用されることが好ましい。一方、ロータリーエンコーダは、モータの回転軸に取り付けられる円盤状の部品を有するために、ロータリーエンコーダを使用するためには、モータの回転軸と直交する面において比較的大きなスペースを必要とする。しかしながら、遊技機によっては、そのようなスペースを確保することが困難なことがある。このような場合、回転角センサとして、モータ内に内蔵されるホールセンサが利用されることが好ましい。

このように、モータ及びモータ制御装置が取り付けられる装置によって、好ましい回転角センサの種類が異なることがある。また近年、モータ制御装置が実装される基板を再利用することも検討されている。この場合、再利用の前後で、用いられる回転角センサの種類が異なることもあり得る。そのため、モータ制御装置は、異なる種類の複数の回転角センサに対応できることが好ましい。

そこで、本発明は、異なる種類の回転角センサに対応可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの形態として、モータを制御するモータ制御装置が提供される。このモータ制御装置は、外部の装置からモータの目標回転量及び目標回転速度を規定する制御コマンドを受信する通信インターフェースと、モータが第１の角度回転する度に第１の検知信号を出力する第１の回転角センサ、及び、モータが第１の角度よりも大きい第２の角度回転する度に第２の検知信号を出力する第２の回転角センサの何れも接続可能なセンサインターフェースと、第１の検知信号の受信間隔または第２の検知信号の受信間隔に基づいてモータの回転速度の測定値を求め、その測定値が目標回転速度に近づくようにモータの回転速度の設定値を決定する制御部と、回転速度の設定値に応じてモータを回転させる駆動信号を生成し、駆動信号を出力する駆動信号生成部とを有する。

このモータ制御装置において、制御部は、第１の回転角センサ及び第２の回転角センサの何れが接続されるかを表す信号が入力される端子をさらに有し、その信号が第１の回転角センサが接続されることを示す場合、第１の検知信号の受信間隔に基づいて回転速度の測定値を求め、一方、その信号が第２の回転角センサが接続されることを示す場合、第２の検知信号の受信間隔に基づいて回転速度の測定値を求めることが好ましい。

またこのモータ制御装置において、制御部は、第２の検知信号に基づいて回転速度の測定値を求める場合、第１の検知信号の受信間隔と回転速度との関係を表す速度計測テーブルにおける、個々の回転速度に対応する第１の検知信号の受信間隔を、所定の回転速度における第２の検知信号の受信間隔に応じて変更することで速度計測テーブルを補正し、補正された速度計測テーブルと第２の検知信号の受信間隔に基づいて回転速度の測定値を求めることが好ましい。

さらに、このモータ制御装置において、センサインターフェースは、第１の検知信号及び第２の検知信号の両方を受信することが好ましい。この場合において、制御部は、目標回転速度またはモータの回転速度の測定値を表す指標に応じてその測定値が所定速度以下となると推定される場合、第１の検知信号の受信間隔に基づいてその測定値を求め、一方、モータの回転速度の測定値が所定速度よりも速いと推定される場合、第２の検知信号の受信間隔に基づいてモータの回転速度の測定値を求めることが好ましい。

また他の形態によれば、遊技機本体と、遊技機本体の前面に移動可能に配置される可動体と、可動体を駆動するモータと、モータが第１の角度回転する度に第１の検知信号を出力する第１の回転角センサ、及び、モータが第１の角度よりも大きい第２の角度回転する度に第２の検知信号を出力する第２の回転角センサの何れかである回転角センサと、モータを制御するモータ制御装置と、遊技の状態に応じた演出を制御する演出制御部とを有する遊技機が提供される。この遊技機において、演出制御部は、遊技の状態に応じて、モータの目標回転量及び目標回転速度を規定する制御コマンドを生成し、その制御コマンドをモータ制御装置へ伝送する。モータ制御装置は、上記の何れかのモータ制御装置である。

本発明に係るモータ制御装置は、異なる種類の回転角センサに対応できるという効果を奏する。

本発明の一つの実施形態に係るモータ制御装置の概略構成図である。 モータ駆動回路の回路図である。 モータ駆動回路の各スイッチに印加される駆動信号と直流モータの回転方向との関係を表すテーブルの一例を示す図である。 （ａ）は、回転角センサの一例であるロータリーエンコーダの概略構成図である。（ｂ）は、ロータリーエンコーダから出力される検知信号のタイミングチャートである。 （ａ）は、回転角センサの他の一例である、直流モータに内蔵されるホールセンサの概略配置図である。（ｂ）は、ホールセンサから出力される検知信号のタイミングチャートである。 制御コマンドのフォーマットの一例を示す図である。 速度計測テーブルの一例である。 本発明の一つの実施形態または変形例によるモータ制御装置を備えた弾球遊技機の概略斜視図である。 本発明の一つの実施形態または変形例によるモータ制御装置を備えた弾球遊技機の概略背面図である。

以下、本発明の一つの実施形態によるモータ制御装置を、図を参照しつつ説明する。このモータ制御装置は、上位の制御装置から、モータの目標回転量及び目標回転速度といった、モータの動作を規定する制御情報を含む制御コマンドを受信すると、その制御情報に従ってモータを制御する。その際、このモータ制御装置は、モータの回転量を検知するために設けられる回転角センサからの検知信号に基づいて、モータの実際の回転速度及び回転量を測定し、その測定結果に応じて、モータの回転速度を目標回転速度に近づけるとともに、モータの回転量が目標回転量に達したか否かを判定する。またこのモータ制御装置は、回転角センサとして、ロータリーエンコーダとモータに内蔵されるホールセンサとに対応しており、外部から入力される切替信号に応じて、ロータリーエンコーダ及びホールセンサのうち、使用する回転角センサを設定する。

本実施形態では、モータ制御装置が制御対象とするモータは直流モータである。しかし、モータ制御装置が制御対象とするモータは直流モータに限られず、回転角センサによりその回転量及び回転速度が検知される様々な種類のモータの何れであってもよい。

図１は、本発明の一つの実施形態に係るモータ制御装置の概略構成図である。図１に示されるように、モータ制御装置１は、通信回路１１と、レジスタ１２と、制御回路１３と、駆動信号生成回路１４と、センサインターフェース回路１５とを有する。
モータ制御装置１が有するこれらの各部は、それぞれ、別個の回路として回路基板（図示せず）上に実装されてもよく、あるいは、これらの各部が集積された集積回路として回路基板上に実装されてもよい。

モータ制御装置１は、上位の制御装置から受信した制御コマンドに従って、直流モータ２を制御する。具体的には、モータ制御装置１は、その制御コマンドで指定された目標回転速度で直流モータ２を回転させる。本実施形態では、モータ制御装置１は、パルス幅変調(PWM)方式により生成され、直流モータ２に対する電流の供給のオン／オフを切り替える駆動信号を、直流モータ２へ電流供給するモータ駆動回路３へ出力することで、直流モータ２の回転速度を制御する。そしてモータ制御装置１は、回転角センサ４から、直流モータ２の回転軸（図示せず）が所定の角度回転する度に、その所定の角度回転したことを示す検知信号を受信して、制御コマンドの実行開始からの総回転量を算出する。そしてモータ制御装置１は、総回転量が制御コマンドで指定された目標回転量に達したところで直流モータ２を静止させる。さらに、モータ制御装置１は、回転角センサ４からの検知信号の受信間隔に基づいて、直流モータ２の実際の回転速度（以下、単に実回転速度と呼ぶ）を測定し、実回転速度が目標回転速度に近づくように、直流モータ２を制御する。

図２は、モータ駆動回路３の回路図である。モータ駆動回路３は、４個のスイッチTR1〜TR4を有する。なお、各スイッチは、例えば、トランジスタまたは電界効果トランジスタとすることができる。このうち、二つのスイッチTR1及びTR3が、電源とグラウンドとの間に直列に接続される。同様に、二つのスイッチTR2及びTR4が、電源とグラウンドとの間に直列に接続される。そして直流モータ２の正極側端子は、スイッチTR1とTR3の間に接続され、一方、直流モータ２の負極側端子は、スイッチTR2とTR4の間に接続される。そして各スイッチTR1〜TR4のスイッチ端子（例えば、スイッチTR1〜TR4がトランジスタであれば、ベース端子に相当し、スイッチTR1〜TR4が電界効果トランジスタであれば、ゲート端子に相当）は、それぞれ、駆動信号生成回路１４に接続される。そして駆動信号生成回路１４からの駆動信号は、各スイッチTR1〜TR4のスイッチ端子に入力される。

図３は、各スイッチに印加される駆動信号と直流モータ２の回転方向との関係を表すテーブルの一例を示す図である。
テーブル３００に示されるように、直流モータ２を正転させる場合、スイッチTR1のスイッチ端子とスイッチTR4のスイッチ端子とに、PWM方式に従って設定された、直流モータ２の回転速度に応じたパルス幅を持つ、周期的なパルスを含む駆動信号が印加される。一方、スイッチTR2のスイッチ端子及びスイッチTR3のスイッチ端子には駆動信号が印加されない。これにより、直流モータ２には、スイッチTR1とスイッチTR4とにパルスが印加されている間のみ、正極側端子に電源電圧が印加されるので、直流モータ２は、そのパルス幅に応じた速度で正転する。
なお、直流モータ２を正転させる場合、スイッチTR1とTR4のうちの何れか一方に駆動信号を印加し、他方を常時オンとしてもよい。

一方、直流モータ２を逆転させる場合、スイッチTR2のスイッチ端子とスイッチTR3のスイッチ端子とに、PWM方式に従って設定された、直流モータ２の回転速度に応じた周期的なパルスを持つ駆動信号が印加される。一方、スイッチTR1のスイッチ端子及びスイッチTR4のスイッチ端子には駆動信号が印加されない。これにより、直流モータ２には、スイッチTR2とスイッチTR3とにパルスが印加されている間のみ、負極側端子に電源電圧が印加されるので、直流モータ２は、そのパルス幅に応じた速度で逆転する。
なお、直流モータ２を逆転させる場合、スイッチTR2とTR3のうちの何れか一方に駆動信号を印加し、他方を常時オンとしてもよい。

また、直流モータ２にブレーキをかける場合、スイッチTR3のスイッチ端子とスイッチTR4のスイッチ端子とがオンにされ、スイッチTR1のスイッチ端子とスイッチTR2のスイッチ端子とがオフにされる。

さらに、直流モータ２を駆動しない場合には、各スイッチのスイッチ端子はオフにされる。

回転角センサ４は、例えば、光学式のロータリーエンコーダ、あるいは、直流モータ２に内蔵されるホールセンサとすることができる。

図４は、回転角センサ４の一例であるロータリーエンコーダの概略構成図である。この場合、回転角センサ４は、例えば、直流モータ２の回転軸に取り付けられた円盤４１と、円盤４１を挟んで対向するように配置された光源４２と二つの受光素子４３ａ、４３ｂとを有する。円盤４１には、その回転軸を中心とする円周方向に沿って複数のスリット４４が形成される。そして光源４２と受光素子４３ａ、４３ｂとの間にスリット４４の何れかが位置する度に、光源４２からの光が受光素子４３ａ、４３ｂに達することで、受光素子４３ａ、４３ｂは、それぞれ、パルス状の検知信号を出力する。これにより、回転角センサ４は、直流モータ２が所定角度回転する度に検知信号を出力する。例えば、円周方向に沿って250個のスリット４４が設けられる場合、直流モータ２の回転軸が１回転する度に、1000個の検知信号が出力される。さらに、受光素子４３ａ及び受光素子４３ｂは、円盤４１の回転軸を中心とする円周方向に沿って、隣接する二つのスリット４４の間隔よりも狭い所定の間隔を空けて配置される。

回転角センサ４がロータリーエンコーダである場合、受光素子４３ａからの検知信号（以下、Ａ相の検知信号と呼ぶ）と受光素子４３ｂからの検知信号（以下、Ｂ相の検知信号と呼ぶ）とがモータ制御装置１へ出力される。

図４（ｂ）は、ロータリーエンコーダから出力される検知信号のタイミングチャートである。図４（ｂ）において、横軸は時間を表す。グラフ４０１及び４０２は、それぞれ、受光素子４３ａ、４３ｂからの出力を表す。またグラフ４０３は、検知信号の数でカウントされる直流モータ２の回転量を表す。制御回路１３は、受光素子４３ａからの検知信号の高低と、受光素子４３ｂからの検知信号の高低との組み合わせが変わる度に、一つの検知信号を受信したと判定する。したがって、連続する二つの検知信号間の受信間隔は、受光素子４３ａからの検知信号の高低と、受光素子４３ｂからの検知信号の高低との組み合わせが変わる時間間隔となる。また、グラフ４０１及び４０２に示されるように、正転時と逆転時とで、各受光素子の検知信号の出力順序が異なり、その結果として、各受光素子からの検知信号の高低の組み合わせの変化の順序が異なる。そのため、制御回路１３は、各受光素子からの検知信号の高低の組み合わせの変化の順序により、直流モータ２が正転しているか、逆転しているかを判断することができる。

図５（ａ）は、回転角センサ４の他の一例である、直流モータ２に内蔵されるホールセンサの概略配置図である。この場合、回転角センサ４は、直流モータ２が有する回転子４６に近接して配置される３個のホールセンサ４５ａ、４５ｂ、４５ｃを有する。なお、各ホールセンサは、ホールＩＣであってもよい。ホールセンサ４５ａ、４５ｂ、４５ｃは、それぞれ、回転子４６の回転軸を中心とする円周方向に沿って、互いに所定の角度（例えば、15°〜30°）ずつ空けて配置される。そしてホールセンサ４５ａ、４５ｂ、４５ｃは、回転子４６に設けられた反転する磁極の組がそのホールセンサの近傍を通過することによる磁界の変化を検知してパルス状の検知信号を出力する。この場合、ホールセンサ４５ａからの検知信号（以下、Ｕ相の検知信号と呼ぶ）と、ホールセンサ４５ｂからの検知信号（以下、Ｖ相の検知信号と呼ぶ）と、ホールセンサ４５ｃからの検知信号（以下、Ｗ相の検知信号と呼ぶ）とがモータ制御装置１へ出力される。ただし、回転角センサ４としてホールセンサが用いられる場合、一般的に、角度分解能がロータリーエンコーダの角度分解能よりも低く、例えば、図５（ａ）に示される例では、直流モータ２の回転軸が１回転する度に、36個の検知信号が出力される。

図５（ｂ）は、ホールセンサから出力される検知信号のタイミングチャートである。図５（ｂ）において、横軸は時間を表す。グラフ５０１〜５０３は、それぞれ、ホールセンサ４５ａ〜４５ｃからの出力を表す。またグラフ５０４は、検知信号の数でカウントされる直流モータ２の回転量を表す。制御回路１３は、各相の検知信号の高低の組み合わせが変わる度に、一つの検知信号を受信したと判定する。したがって、連続する二つの検知信号間の受信間隔は、各相の検知信号の高低の組み合わせが変わる時間間隔となる。また、グラフ５０１〜５０３に示されるように、正転時と逆転時とで、各相の検知信号の出力順序が異なり、その結果として、各相の検知信号の高低の組み合わせの変化の順序が異なる。そのため、制御回路１３は、各相の検知信号の高低の組み合わせの変化の順序により、直流モータ２が正転しているか、逆転しているかを判断することができる。

以下、モータ制御装置１の各部について説明する。

通信回路１１は、例えば、通信インターフェース２１と、コマンド解析回路２２とを有する。

通信インターフェース２１は、上位の制御装置とモータ制御装置１とを接続するためのインターフェース回路を有する。なお、上位の制御装置は、例えば、モータ制御装置１が実装された遊技機の演出用CPUである。そして通信インターフェース２１は、上位の制御装置から、シリアル伝送される複数のビットを持つ制御コマンドを受信する。

さらに、通信インターフェース２１は、上位の制御装置から、制御コマンドが制御対象とするモータ制御装置を特定するための識別アドレスを受信する。さらにまた、通信インターフェース２１は、制御コマンドを解析するために、制御コマンドに含まれる複数のビットのそれぞれと同期を取るためのクロック信号も、上位の制御装置から受信してもよい。クロック信号は、例えば、制御コマンド中の所定数のビットごとに、矩形状のパルスを持つ信号とすることができる。

通信インターフェース２１は、制御コマンド、識別アドレス及びクロック信号を受信すると、それらをコマンド解析回路２２へ出力する。また通信インターフェース２１は、コマンド解析回路２２から受け取った命令完了信号などを、上位の制御装置へ送信する。

コマンド解析回路２２は、通信インターフェース２１を介して上位の制御回路から制御コマンドを受信する度に、その制御コマンドを解析する。そしてコマンド解析回路２２は、その制御コマンドに応じた処理を実行する。

本実施形態では、３種類の制御コマンドが存在する。制御コマンドの一つである動作命令は、例えば、直流モータ２が駆動する可動体の移動量に相当する、直流モータ２の目標回転量、及び、直流モータ２の目標回転速度といった、直流モータ２の動作を特定するための動作情報を含む。また、制御コマンドの他の一つである設定命令は、直流モータ２についての設定を規定する設定情報を含む。なお、動作情報及び設定情報は、それぞれ、モータの動作を規定する制御情報の一例である。制御コマンドのさらに他の一つは、レジスタ１２に保存されている制御情報の一部または全て読み出して上位の制御装置へ送信することを要求する状態読出命令である。

図６は、制御コマンドのフォーマットの一例を示す図である。図６に示されるように、制御コマンド６００は、先頭から順に、STARTフラグ６０１と、デバイスアドレス６０２と、モード設定フラグ６０３と、制御データ６０４と、ENDフラグ６０５とを有する。さらに、制御コマンド６００は、隣接するフラグ、アドレス及びデータ間に、例えば'0'の値を持つ1ビットのスペーサを含んでもよい。

STARTフラグ６０１は、制御コマンド６００の先頭であることを表すビット列であり、本実施形態では、'1'の値を持つ9個のビットが連続したビット列である。なお、STARTフラグ６０１は、制御コマンド６００内の任意の他の何れのビット列とも一致しないビット列であればよい。
デバイスアドレス６０２は、制御コマンド６００が制御対象とするモータ制御装置を特定するための識別情報であり、本実施形態では、8ビット長のビット列で表される。デバイスアドレス６０２は、通信回路１１のコマンド解析回路２２により、上位の制御装置から別途受信する識別アドレスと一致するか否か判定され、一致する場合、モータ制御装置１が制御コマンド６００の制御対象であると判定される。

モード設定フラグ６０３は、制御コマンドの種類を表す2ビットのフラグである。そしてモード設定フラグ６０３が有する各ビット値の組み合わせにより、制御コマンドの種類が示される。

例えば、モード設定フラグの値が'00'である場合、制御コマンドは、動作情報を含む動作命令である。また、モード設定フラグの値が'01'である場合、制御コマンドは、設定情報を含む設定命令である。また、モード設定フラグの値が'10'である場合、制御コマンドは、状態読出命令である。

コマンド解析回路２２は、モード設定フラグ６０３の値を参照して、制御コマンドの種類を特定し、その種類に応じた処理を実行する。なお、コマンド解析回路２２の処理の詳細については後述する。

制御データ６０４は、制御コマンドが動作命令である場合、モータ制御装置１が制御する直流モータ２の動作情報を含む。例えば、制御データ６０４は、回転方向を表すデータと、目標回転速度を表すデータと、目標回転量を表すデータなどを含む。目標回転速度を表すデータは、例えば、4ビットを含み、目標回転速度は、16段階で設定される。また、制御コマンドが設定命令である場合、制御データ６０４は、例えば、現在の直流モータの動作を中断させるか否かを示すフラグ、速度の設定域を表すデータ、回転角センサ４により検知される直流モータ２の回転角の分解能を表すデータなどが含まれる。さらに、制御データ６０４に、直流モータ２の実回転速度の最大値が含まれていてもよい。

さらに、制御コマンドが状態読出命令である場合、制御データ６０４は、レジスタ１２のうちの読出し対象とするアドレスを指定するアドレス指定情報を含む。例えば、アドレス指定情報は、制御データ６０４中の所定の位置を占める所定長のビット列で表される。そしてアドレス指定情報であるビット列の値により、読み出し対象となる制御情報の範囲が特定される。例えば、アドレス指定情報は、現在実行中の動作命令の動作情報の一部または全てが格納されているアドレス、現在実行中の動作命令と関連する設定情報の一部または全てが格納されているアドレス、待機中（すなわち、次に実行される）動作命令の動作情報の一部または全てが格納されているアドレス、直流モータ２の現在位置が格納されているアドレス、レジスタ１２に格納されている全ての制御情報に対応するアドレスのうちの何れかを指定する。

ENDフラグ６０５は、制御コマンド６００の終端であることを表すビット列である。ENDフラグ６０５は、制御コマンドに含まれる、STARTフラグ及び他のビット列と一致しないビット列であればよい。

コマンド解析回路２２は、識別アドレスと、制御コマンド中に含まれるデバイスアドレスとを比較する。識別アドレスとデバイスアドレスとが一致しない場合、受信した制御コマンドはモータ制御装置１を対象としていないので、コマンド解析回路２２は、その制御コマンドを廃棄する。一方、識別アドレスとデバイスアドレスとが一致する場合、コマンド解析回路２２は、その制御コマンドがモータ制御装置１を対象とするものであると判定する。そしてコマンド解析回路２２は、その制御コマンドの種類に応じた処理を実行する。
なお、コマンド解析回路２２は、識別アドレスと制御コマンドを受信するタイミングが異なっていても、識別アドレスとデバイスアドレスとが一致するか否かを判定できるようにするために、識別アドレスを記憶するメモリ回路を有していてもよい。

コマンド解析回路２２は、制御コマンドが動作命令または設定命令である場合、制御コマンドに含まれる制御情報をレジスタ１２に書き込む。一方、制御コマンドが状態読出命令である場合、コマンド解析回路２２は、制御データに含まれるアドレス指定情報を参照して、レジスタ１２から制御情報の一部または全てを読み出すアドレスを特定する。そしてコマンド解析回路２２は、レジスタ１２のその特定されたアドレスに保存されている制御情報を読み出し、その制御情報を含む応答信号を生成する。なお、応答信号には、応答信号の送信先を特定する情報、例えば、上位の制御装置のアドレスが含まれていてもよい。さらに、応答信号には、モータ制御装置１を識別するための情報、例えば、モータ制御装置１の識別アドレスが含まれていてもよい。

コマンド解析回路２２は、応答信号を生成すると、その応答信号を通信インターフェース２１を介して上位の制御装置へ送信する。

さらに、コマンド解析回路２２は、モータ制御装置１が制御する直流モータ２について、レジスタ１２に記憶されている動作命令が一つ実行されると、例えば、その動作命令に含まれる目標回転量だけ直流モータ２が回転すると、その動作命令が実行されたことを示す命令完了信号を生成し、その命令完了信号を通信インターフェース２１を介して上位の制御装置へ送信してもよい。

レジスタ１２は、直流モータ２の設定情報及び動作情報の組を少なくとも一つ記憶可能な記憶容量を持つメモリ回路を有する。レジスタ１２が有するメモリ回路は、例えば、揮発性の読み書き可能な半導体メモリ回路により構成される。
レジスタ１２は、通信回路１１により書き込まれた設定情報及び動作情報を記憶する。そしてその設定情報及び動作情報が制御回路１３により読み出されると、レジスタ１２は、その設定情報及び動作情報を消去してもよい。また、レジスタ１２は、直流モータ２で駆動される可動体の現在位置を表す情報、例えば、可動体の可動範囲の一端からの直流モータ２の回転量を記憶してもよい。

さらに、レジスタ１２は、通信回路１１のコマンド解析回路２２から、制御情報の読出しを要求されると、その要求に含まれるアドレスに格納されている制御情報を読み出してコマンド解析回路２２へ出力する。

制御回路１３は、例えば、プロセッサ及び不揮発性のメモリ回路を有する。そして制御回路１３は、レジスタ１２から読み出した動作情報及び設定情報を参照して、直流モータ２の回転方向を決定する。また制御回路１３は、動作情報及び設定情報に基づいて、駆動信号のデューティ比を決定する。その際、例えば、制御回路１３は、メモリ回路に予め記憶されている、目標回転速度の値とデューティ比との対応関係を表した速度テーブルを参照することにより、目標回転速度に対応するデューティ比を決定すればよい。なお、このデューティ比は、直流モータ２の回転速度の設定値の一例である。そして制御回路１３は、回転方向及びデューティ比を駆動信号生成回路１４へ通知する。

また制御回路１３は、回転角センサ４から受信した検知信号の受信間隔に基づいて直流モータ２の実回転速度を測定する。そして制御回路１３は、実回転速度が目標回転速度に近づくように、直流モータ２の回転速度をフィードバック制御する。すなわち、制御回路１３は、実回転速度が目標回転速度よりも遅ければ、デューティ比を高くする。逆に、実回転速度が目標回転速度よりも速ければ、制御回路１３は、デューティ比を低くする。

さらに、制御回路１３は、動作命令を実行する度に、その動作命令の実行により直流モータ２が回転を開始した後に、回転角センサ４から受信した検知信号の数をカウントし、受信した検知信号の合計を、直流モータ２の総回転量とする。そして制御回路１３は、その総回転量（すなわち、直流モータ２または直流モータ２で駆動される可動体の現在位置）をレジスタ１２に書き込む。

制御回路１３は、直流モータ２の総回転量を更新する度に、動作命令に含まれる目標回転量と総回転量との差を、残回転量として算出する。そして制御回路１３は、動作命令により指定された目標回転量だけ直流モータ２が回転した時点で直流モータ２を静止させるよう、残回転量に基づいてデューティ比を調整する。例えば、制御回路１３は、残回転量が所定値以下になると、残回転量が少なくなるほどデューティ比を低下させてもよい。そして制御回路１３は、残回転量が０となった時点でデューティ比を０とする。

制御回路１３は、総回転量が目標回転量に達したとき、その動作命令の実行が完了したことを通信回路１１のコマンド解析回路２２へ通知する。そして制御回路１３は、レジスタ１２から、実行が完了した動作命令に関する制御情報を削除する。

さらに、制御回路１３には、回転角センサ切替用の端子が設けられる。この端子に対して、例えば、相対的に高い所定の電圧が印加されると、制御回路１３は、回転角センサ４として、ロータリーエンコーダが使用されると判定する。一方、回転角センサ切替用の端子に対して、例えば、相対的に低い所定の電圧が印加されると、制御回路１３は、回転角センサ４として、ホールセンサが使用されると判定する。
そして制御回路１３は、使用される回転角センサの種類と、検知信号の受信間隔とに応じて、直流モータ２の実回転速度を測定する。なお、実回転速度の測定の詳細については後述する。

駆動信号生成回路１４は、例えば、出力するパルスの幅を変更可能な可変パルス生成回路と、可変パルス生成回路により生成された、駆動信号である周期的なパルス信号を、モータ駆動回路３の何れのスイッチへ出力するかを切り替えるスイッチ回路とを有する。そして駆動信号生成回路１４は、制御回路１３から通知されたデューティ比に従って、直流モータ２を駆動するための駆動信号をPWM方式に従って生成し、その駆動信号をモータ駆動回路３の何れかのスイッチへ出力する。なお、駆動信号の１周期の長さは、例えば、50μ秒である。例えば、制御回路１３から通知された回転方向が正転である場合、駆動信号生成回路１４は、モータ駆動回路３のスイッチTR1とTR4へ周期的なパルス信号を出力する。一方、制御回路１３から通知された回転方向が逆転である場合、駆動信号生成回路１４は、モータ駆動回路３のスイッチTR2とTR3へ周期的なパルス信号を出力する。

センサインターフェース回路１５は、回転角センサ４からの検知信号を受信するインターフェース回路を有する。そしてセンサインターフェース回路１５は、検知信号を受信する度に、その検知信号を制御回路１３へ出力する。本実施形態では、センサインターフェース回路１５は、ロータリーエンコーダとホールセンサの何れも接続可能となっている。

そのために、センサインターフェース回路１５は、ロータリーエンコーダ用の２個の入力端子（Ａ相用、Ｂ相用）と、ホールセンサ用の３個の入力端子（Ｕ相用、Ｖ相用、Ｗ相用）とを別個に有していてもよい。この場合には、回転角センサ４としてロータリーエンコーダが用いられる場合には、ロータリーエンコーダが有する各受光素子からの検知信号は、ロータリーエンコーダ用の入力端子を介して入力されればよい。また、回転角センサ４としてホールセンサが用いられる場合には、各ホールセンサからの検知信号は、ホールセンサ用の入力端子を介して入力されればよい。

また、センサインターフェース回路１５は、ロータリーエンコーダとホールセンサとで共通に利用される３個の入力端子を有していてもよい。この場合、回転角センサ４としてロータリーエンコーダが用いられる場合には、その３個の入力端子のうち、ロータリーエンコーダ用として予め指定される二つの入力端子を介してロータリーエンコーダが有する各受光素子からの検知信号が入力されればよい。

以下に、制御回路１３による実回転速度の測定について説明する。本実施形態では、回転角センサ４としてロータリーエンコーダ及びホールセンサの何れが使用される場合でも、連続する二つの検知信号の受信間隔と回転速度との関係を表す共通の一つの速度計測テーブルを利用する。そして制御回路１３は、回転角センサ４として、角度分解能が相対的に低いホールセンサが用いられる場合には、速度計測テーブルの個々の回転速度に対応する受信間隔を補正する。

図７は、速度計測テーブルの一例である。速度計測テーブル７００の左側の列の各欄には、１７段階の何れかで設定される直流モータ２の回転速度の設定値が示される。この例では、回転速度は17段階で設定され、このうち、設定値'1'〜'16'は、それぞれ、制御コマンドに含まれる目標回転速度の設定値と対応する。一方、設定値'0'は、直流モータ２が停止していることを表す。一方、速度計測テーブル７００の右側の列の各欄には、同じ行の回転速度の設定値に対応する検知信号の受信間隔が示される。なお、受信間隔は、制御回路１３で使用されるクロックのカウント数で示される。例えば、連続する二つの検知信号の受信間隔におけるクロック数が75であれば、実回転速度は'16'と判定される。また、連続する二つの検知信号の受信間隔におけるクロック数が1200であれば、実回転速度は'1'と判定される。すなわち、連続する二つの検知信号の受信間隔におけるクロック数が多いほど、実回転速度は低くなる。

なお、ロータリーエンコーダの二つの受光素子の配置によっては、直流モータ２の回転速度が一定であっても、Ａ相の検知信号の高低が変化してからＢ相の検知信号の高低が変化するまでの時間間隔と、Ｂ相の検知信号の高低が変化してから次にＡ相の検知信号の高低が変化するまでの時間間隔とが異なることがある。その結果として、検知信号の受信間隔の連続する二つが同一でないこととなる。そこで、制御回路１３は、検知信号の受信間隔の連続する二つのそれぞれについてのクロック数を平均し、速度計測テーブルを参照してその平均値に対応する回転速度の設定値を実回転速度として求めればよい。

同様に、回転角センサ４としてホールセンサが用いられる場合、３個のホールセンサが等間隔で配置されていないことがある。このような場合、直流モータ２の回転速度が一定であっても、Ｕ相の検知信号の高低が変化してからＶ相の検知信号の高低が変化するまでの時間間隔と、Ｖ相の検知信号の高低が変化してからＷ相の検知信号の高低が変化するまでの時間間隔と、Ｗ相の検知信号の高低が変化してから次にＵ相の検知信号の高低が変化するまでの時間間隔とが互いに異なることがある。そこで、制御回路１３は、検知信号の受信間隔の連続する三つのそれぞれについてのクロック数を平均し、速度計測テーブルを参照してその平均値に対応する回転速度の設定値を実回転速度として求めればよい。なお、平均化処理の際の演算量を少なくするために、制御回路１３は、検知信号の受信間隔の連続する三つのそれぞれについてのクロック数の和を４で割ることで、近似的な平均値を算出してもよい。この場合には、速度計測テーブルの受信間隔の値も、その近似的な平均値に対応するように補正される。

次に、速度計測テーブルの受信間隔の値の補正について説明する。
本実施形態では、回転速度が最速となる場合に、ロータリーエンコーダの連続する二つの検知信号間の受信間隔が所定のクロック数（例えば、75クロック）となるように、速度計測テーブルが設定されている。また、クロックの発振周期は、制御回路１３が有する、あるいは、制御回路１３にクロックを供給する発振回路に依存しており、一定である。そこで、制御回路１３は、回転速度の設定値の最速値'16'に相当する回転速度が遅くなるにつれて、あるいは、回転角センサの角度解像度が低下するにつれて、速度計測テーブルにおける、個々の回転速度の設定値に対応する受信間隔のクロック数が増えるように、受信間隔の値を補正する。そのために、制御回路１３は、回転速度の設定値の最速値に相当する実際の回転速度、連続する二つの検知信号間の受信間隔、及び、クロックの発振周期に基づいて、受信間隔の補正の基準となる補正基準値を算出する。

例えば、ロータリーエンコーダに対して、補正基準値は次式に従って算出される。

ここで、Cmaxは、回転速度の設定値の最速値'16'に相当する受信間隔のクロック数である。なお、Cmaxは、回転速度設定値ごとの受信間隔のクロック数が互いに異なる値となるよう、ある程度大きな値、例えば、75クロックに設定される。またprは、ロータリーエンコーダの角度分解能であり、例えば、1000[pls/rot]である。Nは、回転速度の設定値の最速値（図７に示される例では'16'）に相当する、直流モータ２の回転速度[rpm]である。fxtは、クロックの発振周期[Hz]であり、例えば、4096[KHz]である。そしてSは、補正基準値である。

また、ホールセンサに対しても、検知信号の受信間隔の連続する三つのそれぞれについてのクロック数の平均値に基づいて実回転速度が測定される場合には、制御回路１３は、（１）式に従って補正基準値Sを算出すればよい。この場合には、prとして、ホールセンサの角度分解能の値が用いられる。しかし、検知信号の受信間隔の連続する三つのそれぞれについてのクロック数の和を４で割ることで得られる近似的な平均値に基づいて実回転速度が測定される場合には、その近似によるクロック数の違いを補償するために、制御回路１３は、次式に従って補正基準値Sを算出する。

制御回路１３は、次式に従って、速度計測テーブルの個々の回転速度の設定値に対応する受信間隔の値を補正する。

ここでCj(j=0,1,...,16)は、速度設定値jに対する、オリジナルの速度計測テーブルの受信間隔の値である。そしてC'jは、速度設定値jに対する、補正後の速度計測テーブルの受信間隔の値である。例えば、補正基準値Sが240であれば、C'jは、Cjの12倍となる。例えば、図７に示される速度計測テーブル７００では、速度設定値'16'に対する補正後の受信間隔の値は1200となる。

このように、回転速度の設定値の最速値に相当する、直流モータ２の回転速度Nが遅くなるほど、あるいは、角度分解能prが小さくなるほど、補正基準値Sは小さな値となり、その結果として、速度計測テーブルにおける個々の回転速度の設定値に対応する受信間隔の値は大きくなる。

なお、ロータリーエンコーダが用いられる場合の補正基準値S及びホールセンサが用いられる場合の補正基準値Sは、それぞれ、予め制御回路１３が有する不揮発性のメモリに保存されてもよい。そして制御回路１３は、回転角センサ切替用の端子からの入力に応じて、その入力で示される、ロータリーエンコーダ及びホールセンサのうちの使用される方の補正基準値Sを読み込んで（３）式に入力することで、速度計測テーブルを補正すればよい。

このように、制御回路１３は、回転角センサとしてロータリーエンコーダ及びホールセンサの何れが使用されても、一つの速度計測テーブルを利用して、直流モータ２の実回転速度を測定できる。そのため、この制御回路１３は、回路規模の増大を抑制できる。

以上に説明してきたように、このモータ制御装置は、直流モータの回転量を検知する回転角センサとして、ロータリーエンコーダ及びホールセンサの何れが用いられる場合でも、直流モータの回転角度を測定できる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。変形例によれば、モータ制御装置１は、ロータリーエンコーダとホールセンサの両方から検知信号を受信してもよい。この場合には、直流モータ２の目標回転速度または実回転速度に応じて、直流モータ２の実回転速度の計測に利用する回転角センサを選択してもよい。

直流モータ２の実回転速度が遅くなるほど、検知信号の受信間隔も長くなる。そして検知信号の受信間隔があまりに長いと、実回転速度の測定値を直流モータ２の回転速度のフィードバック制御に反映させる際の時間間隔も長くなる。その結果として、直流モータ２の動作が滑らかでなくなる。したがって、直流モータ２の実回転速度が遅い場合には、回転角センサ４として、相対的に角度分解能が高いロータリーエンコーダが用いられることが好ましい。逆に、直流モータ２の実回転速度が速くなるほど、検知信号の受信間隔当たりのクロック数が少なくなる。そのため、実回転速度があまりに速いと、回転速度の設定値ごとの受信間隔のクロック数の差がクロックの間隔以下となり、実回転速度を正確に測定することが困難となる。したがって、直流モータ２の実回転速度が速い場合には、回転角センサ４として、相対的に角度分解能が低いホールセンサが用いられることが好ましい。

そこで、例えば、ロータリーエンコーダから受信する、連続する二つの検知信号の受信間隔におけるクロック数が所定数以下となる場合には、実回転速度が所定速度以下となると推定される。そこで制御回路１３は、ホールセンサからの検知信号に基づいて直流モータ２の実回転速度を測定する。一方、ロータリーエンコーダから受信する、連続する二つの検知信号の受信間隔におけるクロック数が所定数よりも多くなる場合には、実回転速度が所定速度よりも速いと推定される。そこで制御回路１３は、ロータリーエンコーダからの検知信号に基づいて直流モータ２の実回転速度を測定する。これにより、制御回路１３は、直流モータ２の回転速度に応じて適切な回転角センサを選択できる。なお、連続する二つの検知信号の受信間隔におけるクロック数は、直流モータ２の実回転速度を表す指標の一例である。また所定数は、連続する二つの速度設定値（例えば、速度設定値'16'と'15'）の受信間隔のクロック数の差が１よりも大きくなる値、例えば、75クロックに設定される。

なお、変形例によれば、制御回路１３は、制御コマンドにおいて設定される目標回転速度に応じて、実回転速度の測定に用いる回転角センサを切り替えてもよい。例えば、目標回転速度が所定の速度閾値以上となる場合に、実回転速度が所定速度よりも速いと推定される。そこでこの場合、制御回路１３は、ホールセンサからの検知信号に基づいて直流モータ２の実回転速度を測定してもよい。一方、目標回転速度が所定の速度閾値未満となる場合に、制御回路１３は、ロータリーエンコーダからの検知信号に基づいて直流モータ２の実回転速度を測定してもよい。なお、上記の所定数または速度閾値は、制御コマンドにより指定されてもよい。また、実回転速度の測定に用いられる回転角センサが回転速度に応じて自動的に切り替えられる場合でも、総回転量の管理を簡単化するために、総回転量については、何れか一方の回転角センサからの検知信号のカウント数に基づいて算出されることが好ましい。

上記の実施形態または変形例によるモータ制御装置は、弾球遊技機または回胴遊技機といった遊技機に搭載されてもよい。
図８は、上記の実施形態または変形例によるモータ制御装置を備えた弾球遊技機１００の概略斜視図である。また図９は、弾球遊技機１００の概略背面図である。図８に示すように、弾球遊技機１００は、上部から中央部の大部分の領域に設けられ、遊技機本体である遊技盤１０１と、遊技盤１０１の下方に配設された球受け部１０２と、ハンドルを備えた操作部１０３と、遊技盤１０１の略中央に設けられた表示装置１０４とを有する。
また弾球遊技機１００は、遊技の演出のために、遊技盤１０１の前面において遊技盤１０１の下方に配置された固定役物部１０５と、遊技盤１０１と固定役物部１０５との間に配置された可動役物部１０６とを有する。また遊技盤１０１の側方にはレール１０７が配設されている。また遊技盤１０１上には多数の障害釘（図示せず）及び少なくとも一つの入賞装置１０８が設けられている。

操作部１０３は、遊技者の操作によるハンドルの回動量に応じて図示しない発射装置より所定の力で遊技球を発射する。発射された遊技球は、レール１０７に沿って上方へ移動し、多数の障害釘の間を落下する。そして遊技球が何れかの入賞装置１０８に入ったことを、図示しないセンサにより検知すると、遊技盤１０１の背面に設けられた主制御回路１１０は、遊技球が入った入賞装置１０８に応じた所定個の遊技球を玉払い出し装置（図示せず）を介して球受け部１０２へ払い出す。さらに主制御回路１１０は、遊技盤１０１の背面に設けられた演出用CPU１１１を介して表示装置１０４に様々な映像を表示させる。

可動役物部１０６は、遊技の状態に応じて移動する可動体の一例であり、遊技盤１０１の背面に設けられた、本発明の実施形態またはその変形例によるモータ制御装置１１２により制御される直流モータ（図示せず）によって駆動される。

主制御回路１１０から演出用CPU１１１に伝達された遊技の状態を表す状態信号に基づいて、演出用CPU１１１は、可動役物部１０６の目標座標及び移動速度を決定し、その決定に従った制御コマンドを生成する。そして演出用CPU１１１は、生成した制御コマンドをモータ制御装置１１２へ出力する。例えば、遊技球が入賞装置１０８に入る前は、演出用CPU１１１は、可動役物部１０６が固定役物部１０５に隠れるように、可動役物部１０６をその現在地から移動可能範囲の左下方の端部までの移動距離に相当する直流モータの回転量を目標回転量として指定する制御コマンドをモータ制御装置１１２へ送信する。一方、遊技球が入賞装置１０８に入ったことが検知され、そのことを示す状態信号が主制御回路１１０から演出用CPU１１１に入力されると、演出用CPU１１１は、可動役物部１０６をその現在地から移動可能範囲の右上方の端部までの移動距離に相当する直流モータの回転量を目標回転量として指定する制御コマンドを生成し、その制御コマンドをモータ制御装置１１２へ送信する。

モータ制御装置１１２は、上記の実施形態またはその変形例によるモータ制御装置であり、演出用CPU１１１から受け取った制御コマンドと、回転角センサ（図示せず）から受け取った検知信号の受信間隔に基づいて、直流モータが目標回転速度で回転し（すなわち、可動役物部１０６が目標回転速度に応じた速度で移動し）、かつ、目標回転量だけ回転したところ（すなわち、可動役物部１０６が目的地に到達したところ）で静止するように、直流モータを制御する。これにより、可動役物部１０６は、演出に応じた移動目的地まで正確に移動できる。また回転角センサは、ロータリーエンコーダまたはホールセンサの何れか一方、あるいは両方であってもよい。

このように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。

１ モータ制御装置
２ 直流モータ
３ モータ駆動回路
４ 回転角センサ
１１ 通信回路
２１ 通信インターフェース
２２ コマンド解析回路
１２ レジスタ
１３ 制御回路
１４ 駆動信号生成回路
１５ センサインターフェース回路
１００ 弾球遊技機
１０１ 遊技盤
１０２ 球受け部
１０３ 操作部
１０４ 表示装置
１０５ 固定役物部
１０６ 可動役物部
１０７ レール
１０８ 入賞装置
１１０ 主制御回路
１１１ 演出用CPU
１１２ モータ制御装置

Claims (5)

1. モータを制御するモータ制御装置であって、
   外部の装置から前記モータの目標回転量及び目標回転速度を規定する制御コマンドを受信する通信インターフェースと、
   前記モータが第１の角度回転する度に第１の検知信号を出力する第１の回転角センサ、及び、前記モータが前記第１の角度よりも大きい第２の角度回転する度に第２の検知信号を出力する第２の回転角センサの何れも接続可能なセンサインターフェースと、
   前記第１の検知信号の受信間隔または前記第２の検知信号の受信間隔に基づいて前記モータの回転速度の測定値を求め、当該測定値が前記目標回転速度に近づくように前記モータの回転速度の設定値を決定する制御部と、
   前記回転速度の設定値に応じて前記モータを回転させる駆動信号を生成し、該駆動信号を出力する駆動信号生成部と、
   を有するモータ制御装置。
2. 前記モータ制御装置は、前記第１の回転角センサ及び前記第２の回転角センサの何れが接続されるかを表す信号が入力される端子をさらに有し、
   前記制御部は、当該信号が前記第１の回転角センサが接続されることを示す場合、前記第１の検知信号の受信間隔に基づいて前記測定値を求め、一方、当該信号が前記第２の回転角センサが接続されることを示す場合、前記第２の検知信号の受信間隔に基づいて前記測定値を求める、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記制御部は、前記第２の検知信号に基づいて前記測定値を求める場合、前記第１の検知信号の受信間隔と前記モータの回転速度との関係を表す速度計測テーブルにおける、個々の回転速度に対応する前記受信間隔を、所定の回転速度における前記第２の検知信号の受信間隔に応じて変更することで前記速度計測テーブルを補正し、補正された速度計測テーブルと前記第２の検知信号の受信間隔に基づいて前記測定値を求める、請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 前記センサインターフェースは、前記第１の検知信号及び前記第２の検知信号の両方を受信し、
   前記制御部は、前記目標回転速度または前記測定値を表す指標に応じて前記測定値が所定速度以下となると推定される場合、前記第１の検知信号の受信間隔に基づいて前記測定値を求め、一方、前記測定値が前記所定速度よりも速いと推定される場合、前記第２の検知信号の受信間隔に基づいて前記測定値を求める、請求項１に記載のモータ制御装置。
5. 遊技機本体と、
   前記遊技機本体の前面に移動可能に配置される可動体と、
   前記可動体を駆動するモータと、
   前記モータが第１の角度回転する度に第１の検知信号を出力する第１の回転角センサ、及び、前記モータが前記第１の角度よりも大きい第２の角度回転する度に第２の検知信号を出力する第２の回転角センサの何れかである回転角センサと、
   前記モータを制御するモータ制御装置と、
   遊技の状態に応じた演出を制御する演出制御部とを有し、
   前記演出制御部は、前記遊技の状態に応じて、前記モータの目標回転量及び目標回転速度を規定する制御コマンドを生成し、当該制御コマンドを前記モータ制御装置へ伝送し、
   前記モータ制御装置は、請求項１〜４の何れか一項に記載のモータ制御装置である、
   遊技機。

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