JP2022055903A - ボイスコイルモータ - Google Patents
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Abstract
Description
まず、本発明が適用される場面の一例について説明する。図8に示すように、本実施の形態に係るボイスコイルモータ(以下、VCMと記載)1は、パチンコ機やパチスロ機、ゲーム機等の遊技機に搭載される役物装置の駆動装置として用いることができる。VCM1は、VCM本体の部品を差動トランスからなる変位センサに兼用して用いることで、外形形状の肥大化およびコスト上昇を抑制しつつ、変位検出が可能となる。これにより、例えば、図9に示すような、可動部20に取り付けられた役物51が、ゆらゆらと水面に浮いているように滑らかに上下動する浮遊動作を行う役物装置を実現できる。その他、eスポーツ向けのハプティクスコントローラ等にも用いることができる。
以下、本発明の一側面における実施の形態を、図1~図9に基づいて例示する。
図1は、本実施の形態に係るVCM1の縦断面図である。図2は、本実施の形態に係るVCM1の分解斜視図である。図1、図2に示すように、VCM1は、ボビン2と、コイル部3と、リード線4と、裏蓋5と、ケース6と、永久磁石7と、ヨーク兼鉄芯8と、を備える。
エアギャップに鎖交する駆動兼1次コイル11に通電することで、フレミングの左手の法則に従う方向に電磁力が発生する。本例では駆動兼1次コイル11が固定されているため、反力にて永久磁石7を有する側が可動部20となり、軸方向に沿った推力を発生する。なお、本例とは逆に、永久磁石7を有する側を固定し、駆動兼1次コイル11を有する側を可動させる構成とすることもできる。
図3は、本実施の形態に係るVCM1の駆動兼1次コイル11に流す駆動電流の一例を示す波形図である。図4は、図3に示す駆動電流を駆動兼1次コイル11に流した場合のVCM1の変位(可動部20の変位)の一例を示す図である。
図1、図2に示すように、可動部20の位置を検出する変位センサ9は、駆動兼1次コイル11と、2次コイル上12Aおよび2次コイル下12Bと、ヨーク兼鉄芯8とから構成される。このうち、駆動兼1次コイル11およびヨーク兼鉄芯8は、VCM本体の構成部品であり、兼用している。変位センサ9の動作原理は差動トランスと同じである。
図7は、本実施の形態に係るVCM1およびコントロールドライバ30を含む制御ブロック図である。コントロールドライバ(駆動制御装置)30は、VCM1の駆動を制御する駆動制御装置である。コントロールドライバ30には、主制御部40から可動部20の目標位置が入力される。コントロールドライバ30は、可動部20の位置が目標位置となるようにVCM1を駆動する。主制御部40は、例えば遊技機100に搭載されている演出用の制御装置である。
上記構成によれば、VCM1の駆動コイルを差動トランスからなる変位センサ9の1次コイルに兼用して駆動兼1次コイル11とし、駆動電流Cに可動部20の位置を検出するための高周波電流Fを重畳させる。そして、VCM1の永久磁石7と一体に動くヨークを変位センサの鉄芯に兼用してヨーク兼鉄芯8として用いる。これにより、2つの2次コイル上12Aおよび2次コイル下12Bを追加するのみで、変位センサ9を内蔵させて、可動部20の位置を示す信号をVCM1から出力することができ、位置フィードバック制御が可能となる。
図8は、VCM1を用いた役物装置50の斜視図である。可動部20におけるケース6の上面にアヒルの役物51が取り付けられている。図9は、役物装置50における可動部20の変位による役物51の動きのイメージを示す図である。
コントロールドライバ30の制御ブロックは、集積回路(ICチップ)等に形成された論理回路(ハードウェア)によって実現してもよいし、ソフトウェアによって実現してもよい。
2 ボビン
3 コイル部
6 ケース
7 永久磁石
8 ヨーク兼鉄芯
9 変位センサ
10 固定部
11 駆動兼1次コイル
12A 2次コイル上
12B 2次コイル下
20 可動部
30 コントロールドライバ(駆動制御装置)
31 ドライバ回路(駆動部)
32 センサ処理装置(処理部)
33 PID演算器(補正部)
34 発振器
40 主制御部
50 役物装置
51 役物
Claims (5)
- 有底円筒状のケースと、
前記ケースの内側の中央底部に配設された円筒状の外周面を有する永久磁石と、
前記永久磁石における前記ケースとは反対側に配設された前記永久磁石と同径のヨークと、
ボビンと、
前記ボビンに巻回されたコイル部と、を備え、
前記コイル部は、
前記永久磁石による磁束と鎖交する、駆動コイルであると共に差動トランスの1次コイルを兼ねる駆動兼1次コイルと、
前記差動トランスの2つの2次コイルと、を含み、
前記ヨークは、前記コイル部の中央の空間に配設され、前記差動トランスの鉄芯を兼ねるボイスコイルモータ。 - 前記2つの2次コイルは、前記駆動兼1次コイルの外周に重ねて巻回されている請求項1に記載のボイスコイルモータ。
- 前記2つの2次コイルは、前記駆動兼1次コイルの軸方向の両側に巻回されている請求項1に記載のボイスコイルモータ。
- 請求項1、2又は3に記載のボイスコイルモータの駆動制御装置であって、
高周波電流を発生させる発振器と、
前記ボイスコイルモータにおける可動側の目標位置を示す信号に前記発振器で発生させた高周波電流が重畳された信号を増幅して前記駆動兼1次コイルに供給する駆動部と、
前記ボイスコイルモータの前記2つの2次コイルに誘起される各電圧が入力され、該各電圧に基づいて前記可動側の位置を示す位置信号を出力する処理部と、
前記処理部より出力される前記位置信号に基づいて、前記駆動部に入力される前記目標位置を示す信号を補正する補正部と、を備える駆動制御装置。 - 前記高周波電流の周波数は、ボイスコイルモータの応答周波数よりも高いことを特徴とする請求項4に記載の駆動制御装置。
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