JP5970683B2 - ステッピングモータの位相差調整方法、ステッピングモータユニット及び遊技機の可動装飾装置。 - Google Patents

Description

本発明は、複数のステッピングモータを並列配置して一つの出力軸を駆動させることができるステッピングモータの位相差調整方法、この方法により製造されたステッピングモータユニット及びこのステッピングモータユニットを用いた遊技機の可動装飾装置に関する。

駆動装置にステッピングモータを使用した従来の遊技機の可動装飾装置として、例えば特許文献１に開示されたものがある。これら遊技機に使用される駆動装置は、限られた設置スペース内で大きな出力トルクを求められる場合が多い。ここで、ステッピングモータ（パルスモータ）を用いて一つの出力軸に大きなトルクを出力しようとする場合に、（１）トルクの大きいステッピングモータを使用する、（２）複数のステッピングモータを並列使用する、という二つの手段が考えられる。しかしながら、（１）の手段において、トルクの大きいステッピングモータを用いることはモータが大型になって、設置スペースが狭い場合にはこの手段を用いることはできない。

（２）の手段において、複数のステッピングモータを単純に並列使用した場合には、以下のような問題が生ずる。すなわち、ステッピングモータを製造する場合には、予めＤカットが施された回転軸を有するロータに着磁を行うのであるが、このとき着磁された磁界の位置には誤差が生じてしまうため、Ｄカット面の位置と着磁された磁界の位置には個体差が生じてしまう。よって、ロータをケースに組み付けてステッピングモータとした場合、ケースに設けられた取り付け孔とＤカットとの位置関係にも個体差が生ずることとなる。すなわち、単純にステッピングモータの取り付け孔を揃えて並列に配置して使用すると、ステッピングモータ間で位相のずれ（励磁原点のずれ）が生じて、正しくトルクを伝達することができない。具体的には、一方のステッピングモータはきちんとステップの静止状態（励磁原点）にあるにもかかわらず、他方のステッピングモータはステップの静止状態と静止状態との中間にある（励磁原点にない）といった状態が起こる。

特許文献２には、バックラッシュを除去するために、同じ大径ギヤに一対の小径ギヤを噛み合わせ、これら小径ギヤの歯面が、無負荷時に、大径ギヤの歯面に対し周方向に互いに反対向きで接するように、これら小径ギヤを、一対のステッピングモータで同期駆動回転させる方法が開示されている。この発明においては、一対のステッピングモータの同相のコイルを直列に接続し、これらステッピングモータを、それらのロータ軸に所定の位相差を与え、同期駆動させる。

すなわち、上記した発明においては、二つの小径ギヤの歯面が大径ギヤの歯面に対し反対向きで、すなわち大径ギヤの歯面の表裏で接触するので、小径ギヤを同一方向に回転させた場合には必ず一方の小径ギヤの前側にバックラッシュが残存することとなって、二つの小径ギヤを大径ギヤに対して位相差を生ずることなく同期駆動させることはできないという問題がある。このため、トルクの増大効果において十分満足のいくものではなかった。

特開２００８−２４５９４１号公報 （図４） 特開２００７−３１５４２０号公報 （図１１）

本発明は、上記した従来の問題点に鑑み、バックラッシュを同一方向に揃えて位相差が
生じないようにしてトルクを増大させることができるステッピングモータの位相差調整方法、この方法により製造されたステッピングモータユニット及びこのステッピングモータユニットを用いた遊技機の可動装飾装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するためになされた本発明に係るステッピングモータの位相差調整方法は、複数のステッピングモータの回転軸にモータギヤを軸着し、これらのモータギヤを、一本の出力軸に重ねて軸着した複数の出力ギヤに別個に歯合させた上で、
各ステッピングモータに通電して磁極を切り替えることなく励磁して、各々のモータギヤの回転を静止させ、
前記各モータギアが静止した状態で、複数の出力ギヤを同一方向に回転させて出力ギヤの歯面をモータギヤの歯面に当接させてバックラッシュを同一方向に揃え、
その状態で複数の出力ギヤを一体に合体させることを特徴とするものである。

本発明のステッピングモータの位相差調整方法は、一本の出力軸に重ねて軸着した大径で複数の出力ギヤに、小径で複数のモータギヤを別個に噛合させたうえで、各ステッピングモータに通電して磁極を切り替えることなく励磁して、各々のステッピングモータの回転を静止させる。その後、複数の出力ギヤを同一方向に回転させて出力ギヤの歯面をモータギヤの歯面に当接させるので、出力ギヤとモータギヤとの間のバックラッシュを除去することができる。そして、この状態で複数の出力ギヤをビスなどにより一体に固定するので、ステッピングモータ間の位相差を解消して出力トルクを効果的に増大させることができる。

本発明のステッピングモータユニットの正面側斜視図である。 図１のステッピングモータユニットの背面側斜視図である。 図１のステッピングモータユニットの分解斜視図である。 図1のステッピングモータユニットのギヤ部分の正面図である。 バックラッシュを同一方向に揃えた様子を説明する要部拡大図である。 ステッピングモータを反時計回りに回転させた時の要部拡大図である。 位相差のある2つのステッピングモータの合成トルクを示す角度トルク特性グラフである。 位相差のない2つのステッピングモータの合成トルクを示す角度トルク特性グラフである。 ステッピングモータの配置のバリエーションを示す正面図である。 本発明の遊技機の可動装飾装置の正面図である。 図１０の遊技機の可動装飾装置の平面図である。

以下に、本発明の実施形態について説明する。
図１−３は、本発明に係るステッピングモータユニットを示す図である。図において、１はベース板であって、ベース板1の中央には軸受１１が設けられている。この軸受１１には出力軸１２が挿着され、この出力軸１２には同じピッチ円直径で、モジュールと歯数も同一である大径の出力ギヤＢ、Ａが前後（上下）に重ねられて軸着されている。ここで、一方の出力ギヤＡ又はＢは出力軸１２にきつく固定されているが、他方の出力ギヤＢ又はＡは出力軸１２に回転可能に緩くはめ込まれている。この出力軸１２には、スイングレバー、ギヤ、カムなどの駆動力伝達手段を装着することができる。

２、３は、ステッピングモータであって、これらのステッピングモータ２、３の回転軸２１、３１には、小径のモータギヤＣ、Ｄが軸着されている。これらモータギヤＣ、Ｄは同じピッチ円直径で、モジュールと歯数も同一のものであり、さらにモジュールは出力ギヤＡ、Ｂと同一となっている。モータギヤＣは後側（下側）の出力ギヤＡと噛合し、モータギヤＤは前側（上側）の出力ギヤＢと噛合している。この状態では２つのモータギヤＣ、Ｄのトルク曲線には、図７の角度トルク特性グラフに示すような位相差が存在する。モータギヤＣのトルク曲線はsinθのカーブを描き、モータギヤＤのトルク曲線はsin(θ＋φ)のカーブを描いており、両者の位相はφだけずれている。その結果２つのギヤの合成トルクの最大値は２より小さいものとなり、出力トルクに損失が生じている。

この位相差を除去するために、先ず各ステッピングモータＣ、Ｄに通電して磁極を切り替えることなく励磁する。すなわち、電磁石を切り替えることなくモータコイルに電流を流すと、回転軸２１、３１は磁化している電磁石のところで位置が保持される。よって、回転軸２１、３１に装着されたモータギヤＣ、Ｄの回転を静止させて位置を固定することができる。その後、出力ギヤＡ、Ｂを例えば時計回りの同一方向に回転させると、出力ギヤＡの回転方向前側の歯面ａ１がモータギヤＣの一方の歯面ｃ２に当接され、出力ギヤＢの回転方向前側の歯面ｂ１がモータギヤＤの一方の歯面ｄ２に当接されて、それぞれの歯車間のバックラッシュを同一方向に寄せた状態、つまり、出力ギヤＡとモータギヤＣとの間のバックラッシュは出力ギヤＡの回転方向後側の歯面ａ２側にのみ存在し、出力ギヤＢとモータギヤＤとの間のバックラッシュは出力ギヤＢの回転方向後側の歯面ｂ２側にのみ存在する状態になる(図４、５)。そして、ビス、ボルトなどの締結具或いは接着剤などを用いて２つの出力ギヤＡ、Ｂを一体に合体させれば、出力ギヤＡとモータギヤＣとの歯面同士の当接と、出力ギヤＢとモータギヤＤとの歯面同士の当接とが同じタイミングで起こることで、位相差の解消されたステッピングモータユニットを構成することができる。

以上のようにして構成されたステッピングモータユニットにおいて、モータギヤＣ、Ｄを時計回りに回転させれば位相差を生ずることなく出力ギヤＡ、Ｂを反時計回りに回転させることができる。２つのモータギヤＣ、Ｄとも出力トルクはsinθのカーブを描くので、合計出力トルクの最大値は、図８に示すように２となる。

一方、モータギヤＣ、Ｄを反時計回りの同一方向に回転させると、モータギヤＣの他方の歯面ｃ１が出力ギヤＡの歯面ａ２に当接され、モータギヤＤの他方の歯面ｄ１が出力ギヤＢの歯面ｂ２に当接されるので（図６）、同様にそれぞれの歯車間のバックラッシュが同一方向に寄せられ、出力ギヤＡとモータギヤＣとの歯面同士の当接と、出力ギヤＢとモータギヤＤとの歯面同士の当接とが同じタイミングで起こり、合計出力トルクの最大値を２として出力軸１２を回転させることができる。

なお、出力ギヤＡ、Ｂに対するモータギヤＣ、Ｄの配置は、図９に示すような適宜のバリエーションのものとすることができる。以上の実施形態においては、二つのモータギヤを二つの出力ギヤに別個に歯合させたが、例えば３つとしたモータギヤを３つの出力ギヤに別個に歯合させることもできる。

図１０、１１に本発明のステッピングモータユニットを用いた遊技機の可動装飾装置を示す。この可動装飾装置はスコットラッセル機構により駆動されて、装飾部材９が昇降する。８は、前記したものと同一の構造を有するステッピングモータユニットであり、出力軸１２にはスイングアーム１５が軸着されている。スイングアーム１５は先端に係合突起１６を有する。可動装飾装置は、左側昇降機構部を構成する回動用レバー４、昇降用レバー６と、右側昇降機構部を構成する回動用レバー５、昇降用レバー７を備える。

左側昇降機構部を構成する回動用レバー４は、駆動アーム４０と伝達アーム４１と昇降用アーム４２を有し、支軸４３を中心に回動する。駆動アーム４０には長穴４４が形成され、この長穴４４に係合突起１６がはめ込まれている。伝達アーム４１は端部にギヤ４５を有する。

昇降用アーム４２の先端の支軸６３には、昇降用レバー６が軸着されている。昇降用レバー６は一端に係合部６１を有し遊技機に設けた水平穴６２に係合されており、他端６４には装飾部材９が軸着されている。

右側昇降機構部を構成する回動用レバー５は、伝達アーム５１と昇降用アーム５２を有し、支軸５３を中心に回動する。伝達アーム５１は端部にギヤ５５を有しており、このギヤ５５はギヤ４５と歯合している。回動用レバー５は、装飾部材９の上昇を助けるバネ５０により反時計回りに付勢されている。

昇降用アーム５２の先端の支軸７３には、昇降用レバー７が軸着されている。昇降用レバー７は一端に係合部７１を有し遊技機に設けた水平穴７２に係合されており、他端７４には装飾部材９が軸着されている。

以上のように構成された可動装飾装置において、モータギヤＣ、Ｄの時計回りの駆動により一体化された出力ギヤＡ、Ｂが反時計回りに回動されると、スイングアーム１５の係合部１６が反時計回りに回動される。これによって長穴４４を有する駆動アーム４０は、時計回りに回動されて昇降用アーム４２の先端の支軸６３が上方に回動するので、昇降用レバー６の他端６４に取り付けられた装飾部材９は上昇する。このとき係合部６１は水平穴６２内を左方にスライド移動する。

駆動アーム４０の時計回り回動によって伝達アーム４１も時計回りに回動されるので、ギヤ４５と歯合する伝達アーム５１は反時計回りに回動される。これによって、昇降用アーム５２の先端の支軸７３が上方に回動されるので、昇降用レバー７の他端７４に取り付けられた装飾部材９は上昇する。このとき係合部７１は水平穴７２内を右方にスライド移動する。

上昇された装飾部材９は大当たり発生などの特別遊技状態となったときに、降下して演出効果を発揮する。このときモータギヤＣ、Ｄは反時計回りに回動されて一体化された出力ギヤＡ、Ｂは時計回りに回動されるので、回動用レバー４、５、昇降用レバー６、７を介して昇降部材９を降下させることができる。モータギヤＣ、Ｄの時計回り回動、反時計回り回動のいずれにおいても、出力ギヤＡ、Ｂとのバックラッシュを同じ方向の歯面側にのみ存在させることで、出力ギヤＡとモータギヤＣとの歯面同士の当接と、出力ギヤＢとモータギヤＤとの歯面同士の当接とが同じタイミングで起こり、位相差を生ずることなく高いトルクでもって出力軸１２を回動することができる。

２、３ ステッピングモータ、１２ 出力軸、Ａ、Ｂ 出力ギヤ、Ｃ、Ｄ モータギヤ、ａ１、ｂ１、ｃ２、ｄ２ 歯面

Claims (1)

1. 複数のステッピングモータの回転軸にモータギヤを軸着し、これらのモータギヤを、一本の出力軸に重ねて軸着した複数の出力ギヤに別個に歯合させた上で、
   各ステッピングモータに通電して磁極を切り替えることなく励磁して、各々のモータギヤの回転を静止させ、
   前記各モータギアが静止した状態で、複数の出力ギヤを同一方向に回転させて出力ギヤの歯面をモータギヤの歯面に当接させてバックラッシュを同一方向に揃え、
   その状態で複数の出力ギヤを一体に合体させることを特徴とするステッピングモータの位相差調整方法。

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