JP4495931B2

JP4495931B2 - 弾球遊技機の発射システム

Info

Publication number: JP4495931B2
Application number: JP2003285375A
Authority: JP
Inventors: 幸喜別府
Original assignee: 株式会社内藤商会
Priority date: 2003-08-01
Filing date: 2003-08-01
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2023-08-01
Also published as: JP2005052319A

Description

本発明は遊技球を発射させる発射モータを駆動制御する、弾球遊技機の発射モータ駆動回路を備えた発射システムに関する。

パチンコ機等の弾球遊技機１０１は、図５に示す通り、前面枠１０２、機枠１０３、発射ハンドル１０４、上皿１０５、下皿１０６、遊技盤１０７、発射ハンドル１０４の裏側に配置される図６に示す発射装置１０８等からなっている。
図６に示す通り、遊技球を発射する発射装置１０８は、モータ取付プレート１０９と、モータ取付プレート１０９に固定される発射モータ１１０と、打撃槌１１１を付勢するバネ部１１２と、発射ハンドル１０４の軸を差し込んで固定する固定部１１３とを備えたものである。発射装置１０８自体は周知であるので、詳細な説明は割愛するが、発射装置１０８は、発射ハンドル１０４の裏側に取り付けられ、発射ハンドル１０４を操作することで、発射モータ１１０が回転して打撃槌１１１を駆動する。打撃槌１１１は発射モータ１１０とバネ部１１２との作動により発射レール１１５（図５参照）を介して遊技球を遊技盤１０７に向かって発射するようになっている。この発射モータ１１０は、一般的にステッピングモータが用いられ、発射モータ駆動回路が接続されている。ステッピングモータの駆動方法は、発射モータ駆動回路に駆動パルスが入力されると、発射モータ駆動回路はステッピングモータの駆動コイルに駆動電流を流す。例えば、２相励磁式のステッピングモータの場合、発射モータ駆動回路はステッピングモータの各相（Ａ相、Ｂ相）に励磁電流を流し、駆動コイルは各相が励磁される。

ところが、従来の発射装置で用いられている１ステップで７．５°回転するステッピングモータは、ステッピングモータが回転する際に、トルクが急激に立ち上がるトルクリップルが発生し、ステッピングモータが振動を起こし振動騒音が大きく発射装置の打撃が不安定になるばかりか、モータ取付プレート１０９が共振したり、モータ取付プレート１０９のガタツキを招くことになる。そのため、遊技者の手元で振動や騒音を発生し、不快感を与えてしまうおそれがある。またモータが大型であって発射装置の重量化や嵩張り、コスト増を招く不都合がある。

以上の実情に鑑み、本発明は、発射装置のモータ取付プレートの振動・騒音を防止し、快適な遊技を提供するとともに、軽量化、小型化、省エネルギー化、コスト削減を実現することを目的とする。

課題を解決するための手段及び発明の効果

ところで、ステッピングモータにダンパやフライホイールを付加して振動を吸収するようにすることも考えられるが、ダンパを付加しても振動・騒音を完全に消すことは難しい。また、フライホイールを付加するとロータの質量が増加してモータの出力が低下するため、大出力のステッピングモータを用いることになり、モータの大型化や消費電力の増加など、経済的な問題が生じるおそれがある。

そこで、それらの事情も併せて解消するため、請求項１記載の発明は、ステッピングモータと、該ステッピングモータの駆動を制御する発射モータ駆動回路と、該ステッピングモータを取り付けるモータ取付プレートと、打撃槌と、該打撃槌を付勢するバネ部と、発射ハンドルの軸を差し込んで固定する固定部と、を備え、該発射ハンドルの裏側に取り付けられ、前記発射ハンドルを操作することで、前記ステッピングモータが回転して前記打撃槌を駆動し、前記打撃槌は前記ステッピングモータとバネ部との作動により発射レールを介して遊技球を遊技盤に向かって発射する発射装置を備えた弾球遊技機の発射システムであって、前記発射モータ駆動回路は、正弦波のマイクロステップ動作を行なうマイクロステップ正弦波駆動方式により、前記ステッピングモータの正弦波駆動電流を生成し、１ステップを複数に分割したマイクロステップとするマイクロステップ正弦波駆動回路を備え、前記マイクロステップ正弦波駆動回路は、２相励磁のＡ相電流及びＢ相電流の各電流レベルは、電流の合成ベクトルの大きさと回転角とを均等になるように設定されていて、巻線電流を定電流になるようにパルス幅変調制御を行なうものであり、クロック入力端子と、リセット端子と、イネーブル端子とに接続され、データをデコードするデコーダと、最大電流値を設定する最大電流設定回路と、前記デコーダと前記最大電流設定回路とに接続され前記デコーダの出力値に応じてＡ相用の直流レベル信号の設定値を選定するＡ相設定値電流選定回路と、前記デコーダと前記最大電流設定回路とに接続され前記デコーダの出力値に応じてＢ相用の直流レベル信号の設定値を選定するＢ相設定値電流選定回路と、発振器と、該発振器から出力される信号と前記Ａ相設定値電流選定回路からの信号を加算するＡ相用加算器と、前記発振器から出力される信号と前記Ｂ相設定値電流選定回路からの信号を加算するＢ相用加算器と、前記Ａ相用加算器からの出力信号とＡ相出力電流検出端子からの検出信号を比較し比較値に応じてパルス幅を可変とするＰＷＭ信号を生成するＡ相コンパレータと、前記デコーダ、前記コンパレータ、前記リセット端子、前記イネーブル端子と接続され、Ａ相励磁シーケンス信号と定電流用ＰＷＭ信号を混合しＡ相モータドライブ信号を生成するＡ相ブリッジドライバと、前記Ｂ相用加算器からの出力信号とＢ相出力電流検出端子からの検出信号を比較し比較値に応じてパルス幅を可変とするＰＷＭ信号を生成するＢ相コンパレータと、前記デコーダ、前記コンパレータ、前記リセット端子及び前記イネーブル端子と接続され、Ｂ相励磁シーケンス信号と定電流用ＰＷＭ信号を混合しＢ相モータドライブ信号を生成するＢ相ブリッジドライバと、前記ステッピングモータのＡ相巻線が接続されるＡ相出力端子と、前記ステッピングモータのＢ相巻線が接続されるＢ相出力端子と、を備え、１パルスのクロック信号により生成したモータ駆動電流により、発射モータの軸は、１パルスで１ステップを行なう正弦波駆動電流が生成されることを特徴とする弾球遊技機の発射システムである。
これにより、モータの方形波駆動電流のステップを、マイクロステップに分割された正弦波の駆動電流とすることにより、低振動、低トルク、高効率でステッピングモータを駆動することができる。
また、ステッピングモータをマイクロステップ正弦波駆動方式により滑らかに回転駆動することができる。これにより、ステッピングモータが回転する際に、トルクが滑らかに立ち上がり、ステッピングモータの振動騒音が低減されて発射装置の打撃が安定になり、モータ取付プレートの共振、モータ取付プレートのガタツキを防止できる。そのため、遊技者の手元で振動や騒音が防止され、遊技者が遊技内容に集中できる。またモータが小型であって発射装置が軽量となり、コスト減を実現できる。

本発明は、２相励磁のＡ相電流及びＢ相電流の各電流レベルは、電流の合成ベクトルの大きさと回転角とを均等になるように設定されていて、クロック信号を入力させて発射モータを駆動する。
クロック信号により低振動、低リップルで高効率で駆動することができるので、発射モータの小型化及び軽量化を図ることで発射装置の小型化・軽量化を図ることができ、省エネルギー、低コスト等の経済的効率化を実現させることができる。

以下に、本発明の好適な実施形態について図面を参照して説明する。尚、本発明の実施の形態は、下記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることは無論である。

実施形態

本発明実施形態の弾球遊技機１０１の発射モータ駆動回路１について説明する。
先ず、図１は発射モータ駆動回路１が適用例である発射システム２であり、発射ハンドル１０４、タッチ検出回路３、発射モータ駆動回路１、発射装置１０８から構成されている。タッチ検出回路３は、発射ハンドル１０４に設けたタッチパネル１０４ａに接続され、タッチパネル１０４ａに手が触れられているか否かを判別し、タッチ判別信号をマイクロステップ正弦波ドライバである発射モータ駆動回路１へ出力するものである。発射モータ駆動回路１から、発射装置１０８の発射モータ５へ駆動信号が出力されるのである。

発射モータ駆動回路１は、図２に示す通り、マイクロステップ正弦波駆動回路から構成されており、２相励磁タイプ、ステップ角１．８度に設定された発射モータ５をクロック信号で駆動するようになっており、バイポーラのドライブ方式で、巻線電流（以下、駆動電流ともいう）を定電流になるようにＰＷＭ（パルス幅変調）制御を行なうものである。電流設定を２段階にした正弦波１−２相励磁（２Ｗ１−２相励磁）において、２相励磁の各Ａ相及びＢ相のそれぞれの正弦波駆動電流が８マイクロステップで１／４周期となるように設定し、且つ、Ａ相駆動電流とＢ相駆動電流との位相差を９０°に設定したものである。これにより、発射モータ５の回転軸のステップ角１．８°を８分割したマイクロステップ角である０．２２５°とし、８倍の細かな分解能でマイクロステップさせるものである。Ａ相電流及びＢ相電流の各電流レベルは、電流の合成ベクトルの大きさと回転角とを均等になるように設定されていて、クロック信号を入力し駆動するものである。

この発射モータ駆動回路１は、励磁モード設定入力端子(8)(9)、正逆転切換え入力端子(5)、クロック入力端子(6)及び(7)、リセット端子(2)、イネーブル端子(3)と接続されデータをデコードするデコーダ１１と、デコーダ１１の出力と接続されデコーダ１１の出力値に応じてA相用の直流レベル信号の設定値を選定する設定値電流選定回路１２と、最大電流値を設定する最大電流設定回路１３と、デコーダ１１と設定値電流選定回路１２と最大電流設定回路１３とに接続されデコーダ１１の出力と接続されデコーダ１１の出力値に応じてＡ相用の直流レベル信号の設定値を選定する設定値電流選定回路１４と、端子(4)に接続された外付けコンデンサにより三角波のチョッピング周波数を設定する発振器１５と、発振器１５から出力される信号と設定値電流選定回路１２からの信号を加算するＡ相用加算器１６と、発振器１５から出力される信号と設定値電流選定回路１４からの信号を加算するＢ相用加算器１７と、Ａ相用加算器１６からの出力信号とＡ相出力電流検出端子(21)からの検出信号を比較し比較値に応じてパルス幅を可変とするＰＷＭ信号を生成するコンパレータ１８と、デコーダ１１、コンパレータ１８、リセット端子(2)及びイネーブル端子(3)と接続されＡ相励磁シーケンス信号と定電流用ＰＷＭ信号を混合しＡ相モータドライブ信号を生成するブリッジドライバ１９と、Ｂ相用加算器１７からの出力信号とＢ相出力電流検出端子(18)からの検出信号を比較し比較値に応じてパルス幅を可変とするＰＷＭ信号を生成するコンパレータ２０と、デコーダ１１、コンパレータ２０、リセット端子(2)及びイネーブル端子(3)と接続されＢ相励磁シーケンス信号と定電流用ＰＷＭ信号を混合しＢ相モータドライブ信号を生成するブリッジドライバ２１と、発射モータ５のＡ相巻線が接続されるＡ相出力端子(20)(23)と、発射モータ５のＢ相巻線が接続されるＢ相出力端子(16)(19)と、から構成されている。デコーダ１１の出力はノット回路２２を経てイニシアル状態検出出力端子(11)に接続されている。端子(13)は電源接続端子、端子(15)は出力電源端子、端子(24)は出力電源端子である。正弦波１−２相励磁の場合、励磁モード設定入力端子(8)(9)がともにＨレベルに設定されており、１パルスのクロック信号により生成したモータ駆動電流により、発射モータ５の軸は、１．８°／８＝０．２２５°のステップ角で進角することになる。これにより従来の８パルスのクロック信号で１ステップの方形波駆動電流が生成される場合と比較して、８パルスのクロック信号で８マイクロステップ（１パルスで１ステップ）を行なう正弦波駆動電流が生成されることで、８倍の細かさで発射モータ５の角度制御をすることができる。

次に、発射モータ駆動回路１で行われるマイクロステップ正弦波駆動による２相励磁式の発射モータ５の駆動方法について説明する。発射モータ駆動回路１のデコーダ１１は、端子(6)及び端子(7)等から入力されたパルス信号等を読み込み、設定電流値選定回路１２及び１４でそれぞれ設定値電流を選定し、コンパレータ１８及び２０で、それぞれＡ相及びＢ相について、選定された値と三角波のチョッピング周波数に応じて、ＰＷＭ信号を生成し、それぞれ、対応するブリッジドライバ１９及び２１で駆動電流を生成し、図３に示すような波形のマイクロステップ正弦波電流値を生成する。図３において、上からクロック信号、駆動電流Ｉ_Ａ、駆動電流Ｉ_Ｂである。これにより発射モータ５の１ステップが８マイクロステップに分割されることになる。２相励磁モータの８倍の分解能となり、なめらかなモータ駆動電流となる。また消費電力の低減、小型化を達成することで発射装置１０８の高性能化を実現できる。
図３は、正弦波の１−２相励磁（マイクロステップ励磁）であって、時計方向回転（正転）モード（ＣＷモード）で、励磁モード設定入力Ｍ１及びＭ２をハイレベルに設定した場合の波形例を示すものである。この励磁モード設定入力Ｍ１及びＭ２は、励磁モード設定入力端子(8)(9)から入力されるものである。その他図２において(1)は信号グランド、(4)は発振端子、(10)は出力電圧基準値設定入力、(17)はパワーグランドである。

図４は図１の適用例の詳細な実用回路図である。
タッチパネル１０４ａは信号を増幅する増幅回路３０と接続され、増幅回路３０はタッチしたか否かを判別する判別回路として機能するロウパスフィルタ５０及び６０と接続され、ロウパスフィルタ６０が分周回路７０と接続され、分周回路７０が発射モータ駆動回路１と接続されている。また、ＣＮ２−２，ＣＮ２−３は、発射ハンドルを回し始めたかどうかを検出するハンドルスイッチ用のコネクタ４０である。発射ハンドル１０４の内部にリミットスイッチが入っていて、発射ハンドル１０４を回したことによって、オンになる。ロウパスフィルタ６０は、ロウパスフィルタ５０でコネクタ４０とタッチパネル１０４ａからの信号のＡＮＤをとって、発射モータ５を駆動する。ＣＮ３−１，ＣＮ３−２は主制御基板（図示略）からのクリア信号（発射を禁止する指令信号）を供給するコネクタ４５及び４６である。ＩＣ５は分周回路７０、ＩＣ６は発射モータ駆動回路（ドライバ）１であり、オンオフ信号がモータに出力され、前述したマイクロステップによる速度制御を行なうのである。
なお、コネクタＣＮ２−２，ＣＮ２−３、ＣＮ３−１，ＣＮ３−２をロウパスフィルタ５０及び６０に接続することなく、別途、ロウパスフィルタ５０及び６０とともに、アンド回路に入力させ、アンド回路を分周回路７０に接続してもよいことは無論である。基準電圧Ｖrは無いが、所定のヒステリシスを持たせることで、これと同様な機能を備えた回路構成としてある。

なお、図４の回路は図１と比較して、実際に使用するときの回路であり、抵抗、コンデンサ等の付随的な回路要素が記載されている。それらを付加するのは、半導体のばらつき、耐ノイズ性、波形整形等を考慮したためである。

このように、実施形態の弾球遊技機１０１の発射装置１０８は、打撃槌１１１を駆動する発射モータ５を、マイクロステップ正弦波駆動回路から構成された発射モータ駆動回路１できめ細かく駆動制御するようにしたことで、発射モータ５は、２相励磁巻線の電流を定電流になるようにＰＷＭ制御することになる。これにより、発射モータ５は、２相励磁のステップ角の１．８°を８分割に分解して細かく回転制御することが可能になる。このＰＷＭ制御された発射モータ５を採用した発射装置１０８は、遊技中の発射装置の振動や騒音を飛躍的に低下させた静粛な弾球遊技機１０１にできる。これにより、遊技者は注意を遊技内容に集中させることができるようになり、弾球遊技機１０１に対する射倖性が一段と向上する。また、発射装置に用いる発射モータ５をＰＷＭ制御することで、低出力、低トルクの小型モータを高効率で発射モータに使用できるようになり、発射装置の小型化、製造コスト、ランニングコストのローコスト化、省エネ化といった経済的に大きな効果を業界においても発揮する画期的な発明である。

本発明は、弾球遊技機の発射システムは、発射装置の低振動化、小型化、静粛化が可能になり、また、弾球遊技機の快適な遊技環境を実現できるばかりでなく、小出力化・小型化等による省エネルギー化、ローコスト化が可能になり、経済的な効果も期待できる。

本発明実施形態の弾球遊技機１０１の発射システム２のブロック図である。同発射装置１０８の発射モータ駆動回路１の電気回路のブロック図である。同発射装置１０８の発射モータ駆動回路１のクロック信号と励磁電流ＩA及びＩBの波形図である。発射システム２の回路図である。弾球遊技機１０１の正面図である。 (a)(b)(c)は、タッチ検出回路３が接続される発射装置１０８の詳細図である。

符号の説明

１…発射モータ駆動回路２…発射システム３…タッチ検出回路
１０４…発射装置１１…デコーダ１２…設定値電流選定回路
１３…最大電流設定回路１４…設定値電流選定回路
１５…発振器１６…Ａ相用加算器１７…Ｂ相用加算器
１８…コンパレータ１９…ブリッジドライバ
２０…コンパレータ２１…ブリッジドライバ
２２…ノット回路１０１…弾球遊技機１０２…前面枠
１０３…機枠１０４…発射ハンドル１０４ａ…タッチパネル
１０５…上皿１０６…下皿１０７…遊技盤１０４…発射ハンドル
１０８…発射装置１０９…モータ取付プレート１１０…発射モータ
１１１…打撃槌１１２…バネ部１１３…固定部
(2)…リセット端子 (3)…イネーブル端子 (5)…正逆転切換え入力端子
(6)(7)…クロック入力端子 (8)(9)…励磁モード設定入力端子
(11)…イニシアル状態検出出力端子 (13)…電源接続端子
(15)…出力電源端子 (16)(19)…B相出力端子 (20)(23)…A相出力端子
(18)…Ｂ相出力電流検出端子 (21)…Ａ相出力電流検出端子
(24)…出力電源端子

Claims

ステッピングモータと、該ステッピングモータの駆動を制御する発射モータ駆動回路と、該ステッピングモータを取り付けるモータ取付プレートと、打撃槌と、該打撃槌を付勢するバネ部と、発射ハンドルの軸を差し込んで固定する固定部と、を備え、該発射ハンドルの裏側に取り付けられ、前記発射ハンドルを操作することで、前記ステッピングモータが回転して前記打撃槌を駆動し、前記打撃槌は前記ステッピングモータとバネ部との作動により発射レールを介して遊技球を遊技盤に向かって発射する発射装置を備えた弾球遊技機の発射システムであって、
前記発射モータ駆動回路は、正弦波のマイクロステップ動作を行なうマイクロステップ正弦波駆動方式により、前記ステッピングモータの正弦波駆動電流を生成し、１ステップを複数に分割したマイクロステップとするマイクロステップ正弦波駆動回路を備え、
前記マイクロステップ正弦波駆動回路は、２相励磁のＡ相電流及びＢ相電流の各電流レベルは、電流の合成ベクトルの大きさと回転角とを均等になるように設定されていて、巻線電流を定電流になるようにパルス幅変調制御を行なうものであり、
クロック入力端子と、リセット端子と、イネーブル端子とに接続され、データをデコードするデコーダと、
最大電流値を設定する最大電流設定回路と、
前記デコーダと前記最大電流設定回路とに接続され前記デコーダの出力値に応じてＡ相用の直流レベル信号の設定値を選定するＡ相設定値電流選定回路と、
前記デコーダと前記最大電流設定回路とに接続され前記デコーダの出力値に応じてＢ相用の直流レベル信号の設定値を選定するＢ相設定値電流選定回路と、
発振器と、
該発振器から出力される信号と前記Ａ相設定値電流選定回路からの信号を加算するＡ相用加算器と、
前記発振器から出力される信号と前記Ｂ相設定値電流選定回路からの信号を加算するＢ相用加算器と、
前記Ａ相用加算器からの出力信号とＡ相出力電流検出端子からの検出信号を比較し比較値に応じてパルス幅を可変とするＰＷＭ信号を生成するＡ相コンパレータと、
前記デコーダ、前記コンパレータ、前記リセット端子、前記イネーブル端子と接続され、Ａ相励磁シーケンス信号と定電流用ＰＷＭ信号を混合しＡ相モータドライブ信号を生成するＡ相ブリッジドライバと、
前記Ｂ相用加算器からの出力信号とＢ相出力電流検出端子からの検出信号を比較し比較値に応じてパルス幅を可変とするＰＷＭ信号を生成するＢ相コンパレータと、
前記デコーダ、前記コンパレータ、前記リセット端子及び前記イネーブル端子と接続され、Ｂ相励磁シーケンス信号と定電流用ＰＷＭ信号を混合しＢ相モータドライブ信号を生成するＢ相ブリッジドライバと、
前記ステッピングモータのＡ相巻線が接続されるＡ相出力端子と、
前記ステッピングモータのＢ相巻線が接続されるＢ相出力端子と、
を備え、
１パルスのクロック信号により生成したモータ駆動電流により、発射モータの軸は、１パルスで１ステップを行なう正弦波駆動電流が生成されることを特徴とする弾球遊技機の発射システム。