JP3837311B2

JP3837311B2 - 振動発生装置

Info

Publication number: JP3837311B2
Application number: JP2001273803A
Authority: JP
Inventors: 茂古木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2001-09-10
Filing date: 2001-09-10
Publication date: 2006-10-25
Anticipated expiration: 2021-09-10
Also published as: JP2003080169A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケース内に設けられたモータの回転軸の回転によってケースに振動を発生させる振動発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
据え置き型のテレビゲームでは、手で握って操作するパッド型のコントローラが設けられている。この種のコントローラには、ゲーム内容の状況に応じて前記コントローラを構成するケースを振動させる振動発生装置が設けられており、このようにコントローラを振動させて操作者にその振動を伝えることでゲームをよりリアルに体感できるようになっている。
【０００３】
従来のこの種のコントローラとして、ケース内にそれぞれが振動源となる大小２種類のモータが設けられているものがある。このようなコントローラでは、大小２種類のモータを搭載することで異なる規模の振動を発生させることができ、ゲームをよりリアルに演出ができるようになる。この場合、ケース内に前記各モータを制御する制御部が設けられており、前記制御部から小さな振動の要求を受けた場合には前記小モータに予め設定されている電流が連続して与えられ、大きな振動の要求を受けた場合には前記大モータに予め設定されている電流が連続して与えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種のコントローラでは、前記制御部によって各モータが個別に制御されているため、大小２つのモータを同時に駆動させる要求を受けた場合には、双方のモータに対して同時に電流が連続して与えられる。それぞれのモータには、それぞれ予め設定されている大きさの電流が与えられるが、大小２つのモータが同時に駆動されると、両モータへの電流を加算した大きな電流を与えることが必要になる。そのため、電源回路で設定されている電流を予め大きく設定することが必要であり、電源回路の負荷が大きくなる。さらに大小２つのモータを同時に駆動する期間が長くなると、消費電力も大きくなる。
【０００５】
また、従来は、それぞれのモータに一定の電流を与えてモータの回転軸を、所定の回転数で連続回転させ、この回転により振動を発生させていたため、振動の強弱などの設定をするのがきわめて困難であった。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、複数のモータを同時に駆動させても消費電流を増大させることがなく、また個々のモータの振動の細かな制御も可能な振動発生装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ケース内に少なくとも２個の直流モータが設けられ、前記直流モータを駆動するときの振動が前記ケースに伝達される振動発生装置において、
それぞれの前記直流モータには、パルス信号が与えられたときにモータコイルに駆動電流を与えて前記直流モータを間欠的に駆動するスイッチ素子が設けられ、
いずれかの直流モータの前記スイッチ素子に与えられるパルス信号と、他の直流モータの前記スイッチ素子に与えられるパルス信号とを重複しない時間に与えてそれぞれの前記直流モータを間欠的に駆動し、且つ前記パルス信号のデューティー比を可変して、それぞれの前記直流モータの駆動時間を可変可能に制御する制御部が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
上記本発明では、モータのオン時間が互いに重なることがないので、電源回路に流れる電流を大きく設定する必要がなく、電源回路の負荷を低く抑えることができる。また消費電力は、最も消費電力の大きなモータの消費電力を超えることがない。よって、各モータが持つ最大の性能を十分に発揮することができる。
【０００９】
また、いずれか１つの前記モータが単体で駆動されるときも、前記モータはオン時間とオフ時間が交互に繰り返される間欠駆動となるように制御されることが好ましい。このような間欠駆動を行うことで、消費電力を抑えることができる。
【００１０】
また、前記制御部は、モータのオン時間から次のオン時間までの１周期に対するオン時間の割合であるデューティー比を可変する制御が可能である。例えばデューティー比を変化させることで個々のモータの振動の細かな制御が可能になる。例えば、デューティー比を大きくすることで振動を大きくでき、またデューティー比を小さくすることで振動を小さくできる。
【００１１】
また、前記モータの回転軸には、質量が回転中心から偏って分布する錘が設けられている構成にできる。モータを回転させたときに、回転軸からより強い振動を得ることができる。
【００１２】
また前記モータの回転軸は、前記間欠駆動によって一方向へ連続的に回転させられるものであってもよく、あるいは前記モータの回転軸は、前記間欠駆動によって一方向へ回転させられた後に間欠駆動によって逆方向へ回転させられ、前記一方向の回転と前記逆方向の回転とが交互に繰り返す往復回動動作が行われるものであってもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の振動発生装置が搭載されたゲームコントローラの一例を示す概略図、図２は分銅モータの一例を示す斜視図、図３はコントローラを示す機能ブロック図、図４はモータおよびモータドライバの回路構成図、図５は各分銅モータに入力されるパルス波形図、図６は各分銅モータでの振動の強弱を変化させるための制御方法を示す説明図である。
【００１４】
図１に示すコントローラ１は、据え置き型のテレビゲーム機器の本体に接続されて使用されるパッド型のものである。このコントローラ１は、合成樹脂で成型されたケース２を有し、左右に手で握ることのできる握り部３，４が形成されている。またケース２には複数の操作部５，６が設けられており、操作部５，６はいずれも押圧式のスイッチで構成されている。操作部５では独立して形成されたボタンで構成され、操作部６では十字型に一体に形成されたボタンで構成されている。
【００１５】
前記ケース２の内部には、前記握り部３，４に相当する位置にそれぞれ分銅モータ１２と１８が設けられている。前記分銅モータ１２は前記分銅モータ１８よりも大型であり、より強い振動が得られるようになっている。
【００１６】
図２に示すように、前記分銅モータ１２は、補助ケース１１にモータ７が設けられ、さらにモータ７に錘１７が設けられて構成されている。
【００１７】
補助ケース１１は合成樹脂で四角箱型に成形されており、一側面全体に開口部１１ａが形成され、補助ケース１１の上面１１ｂに前記開口部１１ａと連続した四角形状の切欠部１１ｃが形成されている。
【００１８】
モータ７は直流（ＤＣ）モータであり、例えば永久磁石界磁型ブラシ付きモータを使用できる。モータ７の上面中央には軸受１４が突出して設けられており、この軸受１４に回転軸１５の先端が上方へ突出した状態で回転自在に支持されている。前記モータ７の側面には、ゴム製で帯状の緩衝部材１６が巻かれており、前記モータ７を前記補助ケース１１に挿入する際に、前記緩衝部材１６がモータ７と補助ケース１１の内面１１ｄとの間に介在し、前記モータ７が前記補助ケース１１の内側に保持される。またこのとき、前記軸受１４が前記切欠部１１ｃに嵌合した状態になる。前記緩衝部材１６を介在させることで、モータ７が駆動したときの高周波数なノイズを除去することができる。なお、モータ７を補助ケース１１に固定する場合には、接着剤やねじを用いて同時に固定してもよい。
【００１９】
前記分銅モータ１２では、前記モータ７の回転軸１５に錘１７が偏心した状態で設けられている。このように形成された分銅モータ１２は、前記ケース２の内部の所定の位置に固定される。一方、前記分銅モータ１８についても、前記分銅モータ１２とほぼ同じ構成であり、ＤＣモータ８の回転軸に錘１９が偏心した状態で設けられ、前記ケース２の内部の所定の位置に固定される（図１参照）。
【００２０】
前記分銅モータ１２では、回転軸１５を一方向に連続して回転させて前記錘１７を偏心運動させることで、前記偏心運動による遠心力によってケース２を振動させることができる。また分銅モータ１８についても同様にケース２を振動させることができる。
【００２１】
図３に示すように、前記コントローラ１には制御部２０が設けられ、前記制御部２０に前記操作部５，６が接続されている。前記操作部５，６で生成された各操作信号が、コントローラ１が接続されている図示しないゲーム機器本体に送られて、ゲーム機器本体と接続されている表示部が前記操作信号に基づいて制御される。
【００２２】
また制御部２０にはモータドライバ１２ａが接続され、このモータドライバ１２ａにより分銅モータ１２が駆動される。また、制御部２０には、モータドライバ１８ａが接続され、このモータドライバ１８ａにより分銅モータ１８が駆動される。前記分銅モータ１２と前記制御部２０とで第１の振動発生部２１が構成され、前記分銅モータ１８と前記制御部２０とで第２の振動発生部２２が構成されており、本発明の実施の形態では、前記２つの振動発生部２１と２２とを有する振動発生装置が構成されている。
【００２３】
前記制御部２０から各モータドライバ１２ａ，１８ａへは、分銅モータ１２または１８を駆動するパルス信号Ｓが与えられ、前記分銅モータ１２および分銅モータ１８は、前記パルス信号Ｓにより駆動制御される。
【００２４】
図４は、分銅モータ１２とモータドライバ１２ａの回路図を示している。なお、他方の分銅モータ１８とモータドライバ１８ａの構成も前記図４と実質的に同じである。この回路図に示すように、分銅モータ１２，１８のコイル端子にコンデンサ２３が接続されている。また、前記分銅モータ１２，１８の一方のコイル端子には、電源回路から電源電圧Ｖｃｃが与えられ、他方のコイル端子は、トランジスタから成るスイッチ素子２４を介して接地されており、前記制御部２０からのパルス信号Ｓにより前記スイッチ素子２４が開閉する。
【００２５】
前記パルス信号Ｓによって前記スイッチ素子２４がオンされたときに、電源電圧Ｖｃｃが与えられている分銅モータ１２または１８のコイルに電流が流されて、モータ駆動がオンになり、前記パルス信号Ｓにより前記スイッチ素子２４がオフされたときに、モータのコイルに電流が流れず、モータの駆動がオフになる。
【００２６】
したがって、分銅モータ１２，１８には、制御部２０から与えられるパルス信号Ｓの周期に応じた駆動電流が流れる。またこのときに分銅モータ１２に流れる電流、および分銅モータ１８に流れる電流は、モータ１２およびモータ１８の規格により決定される。
【００２７】
本発明の振動発生装置では、制御部２０から各モータドライバ１２ａ，１８ａに図５に示す波形のパルス信号が入力される。制御部２０からモータドライバ１８ａにはパルス信号Ｓ１８が与えられ、図４に示すスイッチ素子２４がパルス信号Ｓ１８により開閉して、分銅モータ１８には、パルス信号Ｓ１８の波形に基づいた周期で駆動電流が間欠的に流れ、モータが間欠的に駆動される。制御部２０からモータドライバ１２ａにはパルス信号Ｓ１２が与えられ、モータ１２には、パルス信号Ｓ１２の波形に基づいた周期で駆動電流が間欠的に流されて、モータ１２が間欠的に駆動される。
【００２８】
ここで、制御部２０において、パルス信号Ｓ１２とＳ１８は、オン時間が互いに重複する期間を生じないように生成される。よって、分銅モータ１２へ電流が流れているときに、分銅モータ１８に電流が流れず、分銅モータ１８へ電流が流れているときに分銅モータ１２に電流が流れない。よって、電源回路での設定電流の上限を、分銅モータ１２または分銅モータ１８のいずれか規格電流の大きい方を基準として決めればよく、両分銅モータ１２と１８に流れる電流が加算されることがない。
【００２９】
よって、電源回路の負荷を低減でき、また消費電流を低減できる。
また、この実施の形態では、前記分銅モータ１２が前記分銅モータ１８よりも駆動力が大きな大型のモータであるので、モータ１２のオン時間をモータ１８の時間よりも長く保持することが好ましい。
【００３０】
また、分銅モータ１２と分銅モータ１８のいずれか一方のみが駆動されるときにも、図５に示すパルス信号Ｓ１２またはＳ１８が、前記モータドライバ１２ａまたは１８ａに与えられる。
【００３１】
さらに、図６では、モータドライバに与えられるパルス信号Ｓ（Ｓ１２、Ｓ１８）のオン時間の始期から次のオン時間の始期までを１周期として符号Ｔで表すと、前記周期Ｔに対するオン時間ｔがデューティー比（ｔ／Ｔ）である。前記オン時間ｔを長く維持することでモータに流れる実効電流が多くなって得られる駆動トルクが大きくなり、また前記オン時間ｔを短くすることでモータの駆動トルクが小さくなる。よって、それぞれの分銅モータ１２または１８に対する駆動電流のデューティー比を変化させることによって振動の強弱を変化させることができるので、さらに多彩な振動をケース２に与えることができる。
【００３２】
また、分銅モータ１２と分銅モータ１８は、間欠的な駆動電流を与えて、一方向へ連続して回転駆動することも可能であるし、前記間欠的な駆動電流を与えることで、モータの回転軸を一方向へ所定角度回転させた後に、前記間欠的な駆動電流を与えることでモータの回転軸を他方向へ所定角度回転させ、これによりモータの回転軸を往復駆動して振動を発生させてもよい。
【００３３】
なお、上記した実施の形態では種類の異なる大小２種類のモータを搭載した振動発生装置について説明したが、この組み合わせに限られるものではなく、同一種類のモータを搭載した振動発生装置であってもよい。同一の種類とは、構成がまったく同一で、同一のパルス信号を与えることで、同一の回転数や駆動トルクを得られるものである。またモータを３個以上設け、それぞれのモータに与えられる電流の供給時間が２個のモータ間で重複しないように、駆動電流を制御してもよい。
【００３４】
また、本発明の振動発生装置は、据え置き型のゲーム機器のコントローラに限られるものではなく、携帯電話、携帯可能なゲーム機器、ＰＤＡ（パーソナルディジタルアシスタント）、ノート型のパーソナルコンピュータなどの携帯端末に搭載することもできる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明した本発明では、複数のモータが同時にオンになることがないので、電源回路に過大な負荷を与えることがなく、消費電流を抑えることができる。また、各モータの振動の強弱を個別に制御することができ、ケースを様々なパターンで振動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動発生装置が搭載されたゲーム用のコントローラを示す概略図、
【図２】振動発生装置を構成する分銅モータの一例を示す斜視図、
【図３】コントローラを示す機能ブロック図、
【図４】モータおよびモータドライバの回路構成図、
【図５】分銅モータに入力されるパルス波形図、
【図６】分銅モータでの振動の強弱を変化させる際の制御方法の説明図、
【符号の説明】
１コントローラ
２ケース
５，６操作部
７，８モータ
１２，１８分銅モータ
１２ａ，１８ａモータドライバ
１７，１９錘
２０制御部
２１，２２振動発生部
２３コンデンサ
２４スイッチ素子

Claims

ケース内に少なくとも２個の直流モータが設けられ、前記直流モータを駆動するときの振動が前記ケースに伝達される振動発生装置において、
それぞれの前記直流モータには、パルス信号が与えられたときにモータコイルに駆動電流を与えて前記直流モータを間欠的に駆動するスイッチ素子が設けられ、
いずれかの直流モータの前記スイッチ素子に与えられるパルス信号と、他の直流モータの前記スイッチ素子に与えられるパルス信号とを重複しない時間に与えてそれぞれの前記直流モータを間欠的に駆動し、且つ前記パルス信号のデューティー比を可変して、それぞれの前記直流モータの駆動時間を可変可能に制御する制御部が設けられていることを特徴とする振動発生装置。
出力の大きさが相違する２つの前記直流モータが設けられており、出力の大きい直流モータの駆動時間が、出力の小さい直流モータの駆動時間よりも長く設定される請求項１記載の振動発生装置。
それぞれの前記直流モータの回転軸には、質量が回転中心から偏って分布する錘が設けられている請求項１または２記載の振動発生装置。
前記直流モータの回転軸は、一方向へのみ回転させられる請求項１ないし３のいずれかに記載の振動発生装置。
前記直流モータの回転軸は、駆動時間毎に、異なる方向へ交互に回転させられる請求項１ないし３のいずれかに記載の振動発生装置。