JP2959396B2

JP2959396B2 - 遊戯機の球発射装置

Info

Publication number: JP2959396B2
Application number: JP12775494A
Authority: JP
Inventors: 茂樹喜多村; 弘加藤; 徹植木
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1994-06-09
Filing date: 1994-06-09
Publication date: 1999-10-06
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: JPH07328186A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパチンコ機等の遊戯機の
球発射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２２は従来の遊戯機の球発射装置を示
す。図２２に示すごとく口の字形のヨーク１の両側に第
１，第２のコイル２，３を巻付け、対向する磁極４，５
間に球６を案内し、磁極４，５間に発生する磁力により
球６を発射するものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来例では、第
１のコイル２とヨーク１により形成された第１の電極石
Ａと、第２のコイル３とヨーク１により形成された第２
の電磁石Ｂとが、例えば磁極４をＮ極に、磁極５をＳ極
にすべく構成されていたので、十分な発射力が得られな
くなるという問題があった。すなわち、図２２に示すご
とく第１，第２の電磁石Ａ，Ｂは磁極４，５に対して並
列に設けられ、本来であればこれらの第１，第２の電磁
石Ａ，Ｂの夫々で発生させた磁束は磁極４，５で合成さ
れることになるのであるが、実際には図２２に示すごと
く第１，第２の電磁石Ａ，Ｂ夫々のＮ極からＳ極へと漏
れ磁束が発生し、その結果として第１，第２の磁極４，
５間の磁力が低下し、球６の十分な発射力が得られなく
なるのであった。

【０００４】そこで本発明は球の十分な発射力が得られ
るようにすることを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そしてこの目的を達成す
るために本発明は、夫々異なる極性の磁極を所定間隔を
おいて対向させて配置した第１，第２の電磁石と、これ
らの第１，第２の電磁石に夫々巻き付けられた第１，第
２のコイルの少なくとも一方への通電電流値、または通
電時間値を可変する可変手段と、前記第１，第２の電磁
石の前記磁極間部分に球を導く案内手段とを備えた構成
としたものである。

【０００６】

【作用】以上の構成とすれば可変手段により第１、また
は第２のコイルの少なくとも一方への通電電流値、また
は通電時間値を可変すると、第１，第２の電磁石の対向
する磁極間に発生する磁力が可変されることとなり、そ
の磁力の大きさに応じて案内手段でこの対向する磁極間
に導かれた球はその発射強度が決定されることとなる。

【０００７】また本発明においては第１，第２の磁石
は、異なる極性の磁極を所定間隔をおいて対向させたも
のであるので、この対向する磁極間においては漏れ磁束
が実質的に発生せず、この結果としてこの対向する磁極
間において強力な磁力が得られ、球の十分なる発射力が
得られることとなる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１，図２
を用いて説明する。図１，図２において、７は磁性体か
らなるパチンコ球などの球である。８，９は磁力を発生
させるための第１，第２の電磁石で、夫々第１，第２の
コイル８ａ，９ａを有し、これらの第１，第２のコイル
８ａ，９ａへの通電電流値は制御器１０を介して制御さ
れる。１１は磁性体からなるヨークで、第１，第２の電
磁石８，９の磁路を形成している。

【０００９】また第１，第２の電磁石８，９の対向する
磁極８ｂはＳ極、９ｂはＮ極と異なるようになってい
る。１２は非磁性からなるレールで、球７を円滑に定め
られた方向に打ち出すべく、上記対向する磁極８ｂ，９
ｂ間に設けられている。１３は遊戯者が操作するハンド
ルで、機械的に連動された角度センサ１４によりその回
転角を制御器１０に伝え、その回転角が大きければ第
１，第２のコイル８ａ，９ａへの通電電流値を増加させ
るようになっている。

【００１０】つまり、このような構成でハンドル１３を
介して角度センサ１４を遊戯者（操作者）が所定角度回
転させると、その回転角度に応じた信号が制御器１０に
伝達され、その信号に基づいて制御器１０から第１，第
２のコイル８ａ，９ａへの通電電流値が決められる。こ
の通電によって第１，第２の電磁石８，９に磁力が発生
し、これにより第２の電磁石９の磁極９ｂから第１の電
磁石８の磁極８ｂに磁束が流れ、これにより図１の
（ｂ）のごとく磁界が発生する。これによりレール１２
に１個ずつ供給された球７には図１の（ｃ）のごとく磁
力が働く。この結果球７はレール１２を磁極８ｂ，９ｂ
間に向けて走行し、球７が磁極８ｂ，９ｂの中心部まで
きたときに第１，第２のコイル８ａ，９ａへの通電を制
御器１０で遮断する。すると球７は慣性でレール６上を
図１（ａ）の左方へ走行し、発射されることになる。な
お図１の（ｄ）は球速、（ｅ）は第１，第２のコイル８
ａ，９ａへの通電電流を示す。

【００１１】図３は第１，第２のコイル８ａ，９ａに通
電したときの第１，第２のコイル８ａ，９ａの軸上（ヨ
ーク対向磁極間の中心を通る直線）の磁界分布を示すた
めに用いたもので、レール１２は除いている。図３のご
とく磁界分布は、磁極８ｂ，９ｂの対向する部分で最大
となり、対向領域では分布はフラットな曲線を描き、端
部では磁極８ｂ，９ｂ中心から遠ざかるに従い磁界強度
が減少する。

【００１２】磁界がこのような分布をするとき、この磁
界Ｈに影響を受ける領域にある磁性体である球７には磁
極８ｂ，９ｂの中心に向って（数１）のような力Ｆを受
ける。

【００１３】

【数１】

【００１４】この結果を図３（ｃ）に示すような力Ｆが
球７に働く。つまり第１，第２のコイル８ａ，９ａに直
流電流を流した状態では、球７は初期位置から磁極８
ｂ，９ｂの中心部に移動し、中心部と球７の中心が一致
する位置で釣り合おうとするが、球の慣性が大きい場合
は、中心を通り過ぎるとき電磁制動を受け乍ら減衰振動
をくり返しつつ、最終は中心部に停止する。

【００１５】上記球７の動きの半サイクルを解析する
と、球７の得る運動エネルギーと、磁界Ｈが球７に及ぼ
す力Ｆがなす仕事量が等しいことから、力学によれば球
７のもつ速度は位置の関数となり（数２）のようにな
る。

【００１６】

【数２】

【００１７】この関係を図１に示す。図示するように球
７は磁極８ｂ，９ｂの中心部で最大となるため、この時
点に球７がきたときに電流の供給を遮断すれば、球７は
与えられるエネルギーを最大限に吸収して最大速度で磁
極８ｂ，９ｂから遠ざかり、飛び出して行く。その電流
の遮断タイミングを図１（ｅ）に示す。

【００１８】その遮断タイミングをとるための実施例と
しては、図１（ａ）に示すように磁極中心部に球７がき
たときにその位置を検知するセンサ１５を設置し、この
センサ出力を制御器１０に伝達して動作させる。

【００１９】またセンサ１５としてはフォトカプラーで
構成したり光ファイバーとフォトカプラーで構成した
り、検知コイルで構成したり、磁石とホール素子又は磁
気抵抗素子で構成したり、また第１，第２のコイル８
ａ，９ａに交流信号を重畳させてそのインダクタンス変
化を取出す構成にしてもよい。或いは、ヨーク１１の一
部に適当な磁気飽和を用いて、球７が磁極８ｂ，９ｂの
中心にきたとき、エアギャップが最小になるので、磁気
飽和を検知して遮断のタイミングを知る手段としてもよ
い。

【００２０】遮断タイミングを知る上記の手段において
は、球７の大きさ、センサ１５のレスポンス、第１，第
２のコイル８ａ，９ａに流れる電流のフライホィール効
果、スイッチング用トランジスタのホール蓄積効果等に
よるタイミングずれを補正するために、センサ１５の位
置を磁極８ｂ，９ｂの中心より図１（ａ）の右方向に予
め修正しておく方が良い。

【００２１】次に制御器１０の駆動部は、図４，図６に
示すようにダイオード１６を第１，第２のコイル８ａ，
９ａの直列体に並列接続し、それに駆動用トランジスタ
１７のコレクタを接続し、この駆動用トランジスタ１７
のベースには抵抗１８を介して角度センサ１４により制
御される図６の回路に接続される端子１９を接続し同じ
く駆動用トランジスタ１７のベースに増幅用トランジス
タ２０のコレクタを接続し、この増幅用トランジスタ２
０のベースにセンサ１５の信号を受ける端子２１を接続
した構成となっている。なお２２は駆動電源用端子であ
る。

【００２２】また図６の２３は充放電コンデンサ、２４
は充電制御回路、２５はタイミング回路、２６はタイミ
ング設定回路である。

【００２３】このような構成で駆動用トランジスタ１７
が角度センサ１４の信号によってオンされると第１，第
２のコイル８ａ，９ａには駆動電源から電力が端子２２
を介して供給され、第１，第２のコイル８ａ，９ａは磁
界を発生する。この第１，第２のコイル８ａ，９ａの磁
界発生によって磁極８ｂ，９ｂ間に設置されたレール１
２上に供給された球７はレール１２に沿って磁極８ｂ，
９ｂ中心部方向に移動する。磁極８ｂ，９ｂ中心部を球
７が通過するとセンサ１５に出力が発生し、その出力信
号は制御器１０の端子２１に印加され、増幅用トランジ
スタ２０でその信号は増幅され、駆動用トランジスタ１
７のベースに印加され、駆動用トランジスタ１７をオフ
にし、第１，第２のコイル８ａ，９ａへの電力供給を遮
断する。

【００２４】このときの第１，第２のコイル８ａ，９ａ
の電流Ｉ_c、トランジスタ１７，２０のベース電流は図
５（ａ），（ｂ），（ｃ）のようになる。

【００２５】上記実施例では、制御器１０としてトラン
ジスタを用いる例について説明したがサイリスタを用い
て構成することもできる。

【００２６】以上が本発明の基本構成並びにその原理的
動作であるが以下に実用化するに当ってのエネルギーの
強化およびエネルギーの制御構成について説明する。

【００２７】上記図４で示したように第１，第２のコイ
ル８ａ，９ａにダイオード１６を並列に接続した構成を
示したが、これは第１，第２のコイル８ａ，９ａへの電
流の供給を遮断するとき、第１，第２のコイル８ａ，９
ａの両端に発生する逆起電力によるトランジスタ１７や
充放電コンデンサ２３の電圧破壊を防止すべく、フライ
ホィール電流を吸収するためのものである。この場合駆
動用トランジスタ１７に図７に示すようにベース電流が
流れると第１，第２のコイル８ａ，９ａに流れる電流ｉ
は電流遮断にｔ_dの遅れが発生する。このため球７には
電磁制動が働くため遅れｔ_dに相当する分だけ遮断タイ
ミングを早める必要が生じる。

【００２８】すなわち、遮断タイミングを早めるには、
遮断時間を早めるか、球７の検出位置を前にずらせばよ
い。

【００２９】この遮断時間を早める場合には駆動用トラ
ンジスタ１７のベースに加える電流の通電時間、すなわ
ち図８に示すようにパルス幅をｔ_dだけ予め短く設定し
ておけば容易に補正できる。また球７の検出位置を前に
ずらす場合はセンサ１５の位置をΔｘ＝ｖ・ｔ_dだけ球
７の進行と逆の向きにずらせて設置すればよい。

【００３０】次に他の実施例について図９，図１０を用
いて説明する。すなわち第３，第４の電磁石２７，２８
をレール１２の球７の走行方向に並べ、同図に示す駆動
電流ｉ₁，ｉ₂を制御器１０ａから発生させ、第１，第２
および第３，第４のコイル８ａ，９ａ，２７ａ，２８ａ
に流す。すると図１０（ｃ）に示すように球７が進むに
つれて加速して行き球７に大きな速度が与えられるよう
になる。

【００３１】この動作について図１１を用いて説明す
る。図１１（ｂ），（ｃ）においてｉ ₁は第１，第２の
コイル８ａ，９ａに印加される電流波形、ｉ₂は第３，
第４のコイル２７ａ，２８ａに印加される電流波形であ
り、２対のコイル８ａ，９ａ、および２７ａ，２８ａを
順次通電−遮断させて効率的に球７の速度を上げようと
するものである。

【００３２】更に図１２では第５，第６の電磁石２９，
３０を用いたものであり、３対の第１，第２と第３，第
４と第５，第６の電磁石８，９と２７，２８と２９，３
０とは等距離に配置している。制御すべき電流波形のタ
イミングは、球７の進行につれて球速が速くなるので、
対応して早くなる。従って回路制御上各電流の制御を容
易にしたり、精度を上げたりする都合でほぼ近い値に制
御する必要が生じた場合、つまり

【００３３】

【外１】

【００３４】にする場合は、球７の進行につれて電磁石
８，９と２７，２８と２９，３０との間隔を広げて行く
ようにすればよい。つまりｘ₆−ｘ₅＞ｘ₄−ｘ₃＞ｘ₂−ｘ₁ ｘ₅−ｘ₄＞ｘ₃−ｘ₂ の条件で設定すれば上記の目的が達せられる。

【００３５】次に、前述の原理で球７を発射させると
き、球７は軟磁性体であるにも拘わらず、いくばくかの
残留磁気を帯びる。よく知られているように、Ｂ−Ｈカ
ーブあるいはヒステリシス環線と呼ばれるもので、図１
３（ａ）に示す。消磁あるいは減磁は、このヒステリシ
ス環線に沿って磁界を印加して順次減少させていくと
（Ｈ₁→Ｈ₂→Ｈ₃）、それに応じて残留磁気も減少し
（Ｂｒ₁→Ｂｒ₂→Ｂｒ₃）、遂には原点に収斂して消磁
される（図１３（ｂ））。通常の方法は図１４に示す方
法で、磁性体からなる球７を図中の消磁コイル３１のギ
ャップ部３１ａに置くか又は、交番磁界の中を通過させ
て順次遠ざけ、同様の消磁効果を得る。

【００３６】更に球発射装置自体に消磁機能をもたせる
方法について図１５〜１７で説明する。原理は図１５に
示す如く、球７が初期位置ｘ₀にあるとき、駆動磁界を
加えると、磁力により球７はｘ₁に移動する。球７がｘ₁
の位置を過ぎるとき、球７に同図（ｂ）に示す減衰する
交番磁界を印加すると、前述の消磁効果が得られる。こ
のとき球速に対して交番磁界の周波数を大きくとれば球
７は静止状態とみなせるので、球７が磁極の中を移動し
ている間に消磁できる。

【００３７】上記の動作を実現する一例が図１７の回路
である。即ち、コイル電流をトランジスタ１７で遮断す
るときコイル８ａ，９ａに発生する逆起電力及び共振コ
ンデンサ３１に充電された電荷により、共振電流が流れ
る（図１６）。

【００３８】このときの条件は、コイル８ａ，９ａのイ
ンダクタンスをＬ、コンデンサ３１の容量をＣ、回路の
抵抗損失をＲとすると、（数３）のようになる。

【００３９】

【数３】

【００４０】このときコイル８ａ，９ａに貯えられた磁
気エネルギーの余りが逆起電力となり、トランジスタ１
７のコレクタに印加されるので、図１７に示す例の如
く、ツェナーダイオード３２あるいは他のエネルギー吸
収素子や、３３，３４のＣＲで構成するスナバー回路等
で保護する。

【００４１】次に駆動電流の立上り波形の改善について
説明する。球７の発射エネルギーは、駆動電流が充分立
上ってから球７がスタートするのが望ましいが、実際に
は球７が動き出さぬ様、一定の力で押えておくのは困難
であるから、駆動電流の波形はできるだけ急峻な立上り
が望まれる。一方、球７の打ち出しに必要な磁界はアン
ペア・ターンで決まるので、強く打ち出すためには、電
流か巻数を増やさねばならない。電流は使用するコイル
８ａ，９ａの銅線の太さやトランジスタ１７のコレクタ
損失に限界があるので、ある程度巻数を増やして所定の
アンペア・ターンを得る。

【００４２】このとき、当然巻数の増加によりコイル８
ａ，９ａのインダクタンスが増加するので、駆動電流の
立上りは時定数により鈍ってくる。これを改善するため
に、図１８の構成によりコイル８ａ，９ａに印加する電
圧を上げると、立上り電流ｉは下記の（数４）から明ら
かに急峻となる。

【００４３】

【数４】

【００４４】ここでコンデンサ２３の充電電圧を上げる
ために、図１８に示す倍電圧整流回路３５を用いる。こ
うすれば、例えば入力電圧がＡＣ２４Ｖであってもコン
デンサ２３の充電電圧を下記の（数５）のように高める
ことができる。

【００４５】

【数５】

【００４６】このようにして図１８の電流波形の立上り
部は、斜線部分だけ改善される。当然このままではコイ
ル電流が大きくなり、定常状態に達したときにコイル８
ａ，９ａが焼損するので、所定電流値以上に流れないよ
うにする必要がある。このために、図１８の例に示すツ
ェナーダイオード３６、トランジスタ１７のエミッタ抵
抗３７を同図の構成にする。尚図中３８はトランジスタ
１７の耐電圧以下にするための、アバランシェ電圧を有
する保護素子であり、例えばツェナーダイオードやバリ
スタ等である。３９は過電流防止用インピーダンス素子
である。

【００４７】次に充電制御回路２４について、図１９，
２０を用いて説明する。球７に安定した飛びを与えるた
めには、コイル８ａ，９ａに安定なパルス電流を流す必
要がある。しかるに入力電源は、交流を整流して同図
（ｂ）の電圧波形でコンデンサ２３を充電しているが、
トランジスタ１７がオンになると、コンデンサ２３から
の電流ｉ₃と整流回路からの電流ｉ₂の和の電流ｉ₁がコ
イルに流れる（ｉ₁＝ｉ₂＋ｉ₃）。

【００４８】このとき、ｉ₂はトランジスタ１７のオン
のタイミングによって（図１９（ｂ）のｔ₁，ｔ₂，
ｔ₃）バラツキが出る。これを改善するために、トラン
ジスタ１７のオン期間中は整流回路からの流入電流ｉ₂
を遮断する機能を充電制御回路２４にもたせると、図１
９（ｃ）のように安定した駆動電流ｉ₁が得られる。

【００４９】その具体的な回路例を図２０に示す。同図
の入力パルスにより、トランジスタ１７をオンにすると
同時に、トランジスタ４０をオンにすると、トランジス
タ１７がオフとなり電流ｉ₂は遮断され、目的が達せら
れる。

【００５０】次に、遊戯場に設置した場合を想定した対
策を述べる。遊戯機を多数台同一の配電盤から接続して
一斉に電源をオンしたとき、図２１に示すようにコンデ
ンサ２３への充電電流が突入電流として流れる。一旦充
電されてしまえば、トランジスタ１７のオンによって消
費される電荷量はコンデンサ２３に充電されている電荷
量の一部を使うだけであるから、ＡＣ電源側からの充電
電流は小さくなる。従って最初の電源オンのときのみ、
時定数回路４１を接続して、同図の充電制御回路２４に
時定数をもたせてやれば、同図（ｂ）に示したように、
ゆるやかな充電電流となり、配電盤のヒューズが飛ぶな
どの事故は防げる。

【００５１】

【発明の効果】以上のごとく本発明は、夫々異なる極性
の磁極を所定間隔をおいて対向させて配置した第１，第
２の電磁石と、これらの第１，第２の電磁石に夫々巻き
付けられた第１，第２のコイルの少なくとも一方への通
電電流値、または通電時間値を可変する可変手段と、前
記第１，第２の電磁石の前記磁極間部分に球を導く案内
手段とを備えたものである。

【００５２】以上の構成とすれば可変手段により第１、
または第２のコイルの少なくとも一方への通電電流値、
または通電時間値を可変すると、第１，第２の電磁石の
対向する磁極間に発生する磁力が可変されることとな
り、その磁力の大きさに応じて案内手段でこの対向する
磁極間に導かれた球はその発射強度が決定されることと
なる。

【００５３】また本発明においては第１，第２の磁石
は、異なる極性の磁極を所定間隔をおいて対向させたも
のであるので、この対向する磁極間においては漏れ磁束
が実質的に発生せず、この結果としてこの対向する磁極
間において強力な磁力が得られ、球の十分なる発射力が
得られることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遊戯機の球発射装置の一実施例を説明
するための図

【図２】本発明の一実施例における遊戯機の球発射装置
の側面断面図

【図３】同コイルによる磁界分布と球に働く力を説明す
るための図

【図４】同制御回路図

【図５】（ａ）は同波形図（ｂ）は同波形図（ｃ）は同波形図

【図６】本発明の球発射の基本制御機能を実現する回路
図

【図７】図６の回路動作を説明する信号波形図

【図８】図６の回路動作を説明する信号波形図

【図９】球駆動部の他の例を示す正面断面図

【図１０】図９の動作を示す波形図

【図１１】（ａ）は球駆動部の更に他の例を示す正面断
面図（ｂ）は波形図（ｃ）は波形図

【図１２】（ａ）は球駆動部の他の例を示す正面断面図（ｂ）は波形図（ｃ）は波形図

【図１３】（ａ）は磁性体のヒステリシス環線と消磁原
理を示す説明図（ｂ）は磁性体のヒステリシス環線と消磁原理を示す説
明図

【図１４】球の消磁の実施例を示す断面図

【図１５】（ａ）は球の消磁の他の方法を示す動作説明
図（ｂ）は球の消磁の他の方法を示す動作説明図

【図１６】（ａ）は図１５の方法の動作を示す電流波形
図（ｂ）は図１５の方法の動作を示す電流波形図

【図１７】図１５の原理を実現する回路図

【図１８】（ａ）は本発明の装置のエネルギー効率を上
げるための実施例を示す回路図（ｂ）は特性図

【図１９】本発明の装置の球の飛びを高精度に安定化す
るための回路の実施例を説明するための図

【図２０】図１９のより詳細な回路図

【図２１】（ａ）は図１９の概念を更に改善した実施例
の回路図（ｂ）は特性図

【図２２】従来例の断面図

【符号の説明】

８第１の電磁石８ａ第１のコイル８ｂ磁極９第２の電磁石９ａ第２のコイル９ｂ磁極１０制御器１２レール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭64−11575（ＪＰ，Ａ) 実開平１−176477（ＪＰ，Ｕ) 実開平５−13487（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) A63F 7/02

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】夫々異なる極性の磁極を所定間隔をおい
て対向させて配置した第１、第２の電磁石と、これらの
第１、第２の電磁石に夫々巻き付けられた第１、第２の
コイルの少なくとも一方への通電電流値、または通電時
間値を可変する可変手段と、前記第１、第２の電磁石の
磁極間部分に球を導く非磁性体からなる案内手段とを備
え、前記磁極間部分において前記球に対する進行方向へ
の磁力が零になる領域に前記球が移動した時、前記第
１、第２のコイルへの通電を遮断するとともに減衰する
交番磁界を前記球に与える遊戯機の球発射装置。
【請求項２】球に対する進行方向への磁力が零になる
位置に検知センサを設けた請求項１記載の遊戯機の球発
射装置。
【請求項３】第１、第２のコイルと並列に容量性素子
を接続し、前記第１、第２のコイルへの通電を遮断した
時に蓄えられているエネルギーを前記コイルと前記容量
性素子よりなる共振回路で交番磁界を発生させ、回路の
持つ抵抗損失で減衰振動をさせる請求項１記載の遊戯機
の球発射装置。