JP6020011B2 - 直流モータ制御装置及び遊技機 - Google Patents
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直流モータ制御装置1が有するこれらの各部は、それぞれ、別個の回路として回路基板(図示せず)上に実装されてもよく、あるいは、これらの各部が集積された集積回路として回路基板上に実装されてもよい。
テーブル300に示されるように、直流モータ2を正転させる場合、スイッチTR1のスイッチ端子とスイッチTR4のスイッチ端子とに、PWM方式に従って設定された、直流モータ2の回転速度に応じたパルス幅を持つ、周期的なパルスを含む駆動信号が印加される。一方、スイッチTR2のスイッチ端子及びスイッチTR3のスイッチ端子には駆動信号が印加されない。これにより、直流モータ2には、スイッチTR1とスイッチTR4とにパルスが印加されている間のみ、正極側端子に電源電圧が印加されるので、直流モータ2は、そのパルス幅に応じた速度で正転する。
なお、直流モータ2を正転させる場合、スイッチTR1とTR4のうちの何れか一方に駆動信号を印加し、他方を常時オンとしてもよい。
なお、直流モータ2を逆転させる場合、スイッチTR2とTR3のうちの何れか一方に駆動信号を印加し、他方を常時オンとしてもよい。
制御コマンドは、例えば、直流モータ2が駆動する可動体の移動量に相当する、直流モータ2の目標回転量といった、直流モータ2の動作を特定するための動作情報または直流モータ2についての設定を規定する設定情報とを含む。直流モータ2に対する、動作情報と設定情報の組を、便宜上、以下ではコマンドセットと呼ぶ。一つのコマンドセットは、可動体の動作を規定する。
クロック信号は、例えば、制御コマンド中の所定数のビットごとに、矩形状のパルスを持つ信号とすることができる。
デバイスアドレス402は、制御コマンド400が制御対象とする直流モータ制御装置を特定するための識別情報であり、本実施形態では、8ビット長のビット列で表される。デバイスアドレス402は、通信回路11により、上位の制御装置から別途受信する識別アドレスと一致するか否か判定され、一致する場合、直流モータ制御装置1が制御コマンド400の制御対象であると判定される。
また、直流モータ2の回転速度は、直流モータ2が駆動する可動体の重量などによって決まる負荷トルクによっても変動する。そこで、上位の制御装置は、負荷トルクに応じて速度域を指定することで、速度データの値を変更しなくても、直流モータ2を目標回転速度で回転させることができる。
通信回路11は、識別アドレスと制御コマンドを受信するタイミングが異なっていても、識別アドレスとデバイスアドレスとが一致するか否かを判定できるようにするために、識別アドレスを記憶するメモリ回路を有していてもよい。
レジスタ12は、通信回路11により書き込まれたコマンドセットを記憶する。そしてそのコマンドセットが制御回路13により読み出されるとそのコマンドセットを消去する。
(1)即時停止モード
図7(a)は、即時停止モードにおける、直流モータ2の駆動信号の時間遷移の一例を表す図である。即時停止モードでは、直流モータ制御装置1は、直流モータ2の回転開始からの総回転量が目標回転量に達するまで、駆動信号701として、目標回転速度に応じたパルス幅を持つパルス信号を周期的に出力する。そして総回転量が目標回転量に達した後、駆動信号は、モータ駆動回路3のスイッチTR3及びTR4のみをオンにするブレーキ信号となる。すなわち、直流モータ2に電流が流れない状態となる。即時停止モードは、例えば、直流モータ2が駆動する可動体が軽量で、かつ、目標回転速度が遅く、ブレーキ信号を出力した時点で直ちに直流モータ2が静止する場合に用いられる。
図7(b)は、慣性移動モードにおける、直流モータ2の駆動信号の時間遷移の一例を表す図である。慣性移動モードでは、直流モータ制御装置1は、目標回転量と総回転量との差である残回転量が所定の閾値Th(ただし、閾値Th>0)以上である間、駆動信号702として、目標回転速度に応じたパルス幅を持つパルス信号を周期的に出力する。そして残回転量が閾値Th未満となった時点で、直流モータ制御装置1は、駆動信号702をブレーキ信号とする。これにより、直流モータ制御装置1は、ブレーキ信号が出力された後、その閾値Thに相当する回転量だけ直流モータ2が慣性によって回転した時点で直流モータ2を停止させることで、直流モータ2の総回転量が目標回転量となるように直流モータ2を制御する。慣性移動モードは、例えば、目標回転速度が速かったり、あるいは、直流モータ2が駆動する可動体が重く、直流モータ2にブレーキ信号を出力しても、その後しばらく、慣性で直流モータ2が回転する場合に用いられる。
図7(c)は、減速制御モードにおける、直流モータ2の駆動信号の時間遷移の一例を表す図である。減速制御モードでは、残回転量が所定の閾値Th(ただし、閾値Th>0)以上である間、直流モータ制御装置1は、駆動信号703として、目標回転速度に応じたパルス幅を持つパルス信号を周期的に出力する。そして残回転量が閾値Th未満となった時点で、直流モータ制御装置1は、直流モータ2の回転速度を目標回転速度よりも遅くするために、駆動信号703に含まれる各パルスの幅を狭くする。そして直流モータ2が減速を開始してから、閾値Thに相当する回転量だけ直流モータ2が回転した時点、すなわち、直流モータ2の総回転量が目標回転量に達した時点で、直流モータ制御装置1は、駆動信号703をブレーキ信号として、直流モータ2を静止させる。
図7(d)は、段階減速モードにおける、直流モータの駆動信号の時間遷移の一例を表す図である。段階減速モードでも、残回転量が所定の閾値Th(ただし、閾値Th>0)以上である間、直流モータ制御装置1は、駆動信号704として、目標回転速度に応じたパルス幅を持つパルス信号を周期的に出力する。そして残回転量が閾値Th未満となった時点で、直流モータ制御装置1は、直流モータ2の回転速度を目標回転速度よりも遅くするために、駆動信号704に含まれる各パルスの幅を狭くする。そして直流モータ制御装置1は、残回転量が少なくなるほどパルス幅を狭くして、直流モータ2の回転速度を低下させる。最終的に、直流モータ2が減速を開始してから、閾値Thに相当する回転量だけ直流モータ2が回転した時点、すなわち、直流モータ2の総回転量が目標回転量に達した時点で、直流モータ制御装置1は、駆動信号704をブレーキ信号として、直流モータ2を静止させる。
また、これらの停止制御モードは、直流モータ2が回転を停止する時において、直流モータ2によって駆動される可動体、例えば、遊技機の可動役物の挙動によって選択されてもよい。例えば、直流モータ2の回転を可動役物に伝達するギアの遊びが大きいと、停止制御モードごとに、可動役物は以下のような挙動を示す。
停止制御モードとして即時停止モードまたは慣性移動モードが適用されている場合、直流モータ2が急停止することにより、可動役物はギヤの遊びの範囲内で振動する。そのため、遊技機の遊技者に対して、可動役物が何かに衝突したように可動役物を見せることができる。
一方、停止制御モードとして減速制御モードが適用されている場合、直流モータ2の停止時の衝撃が緩和されるので、可動役物の振動も抑制される。そのため、遊技者に対して、可動役物が振動せずに停止するように見せることができる。
また、停止制御モードとして段階減速モードが適用されている場合、直流モータ2の停止時の衝撃がさらに緩和される。そのため、遊技者に対して、可動役物が滑らかに停止するように見せることができる。また、この場合には、直流モータ2を減速開始させるタイミングが早くなり得るので、遊技者に対して、可動役物がゆっくり減速するように見せることができる。
制御回路13は、ロータリーエンコーダ4からの検知信号をセンサインターフェース回路15を介して受信したか否か判定する(ステップS101)。
検知信号を受信していなければ、制御回路13は、検知信号を受信するまでステップS101の処理を繰り返す。
一方、制御回路13は、検知信号を受信すると、すなわち、直流モータ2が1ステップ分の回転角だけ回転すると、実行中のコマンドセットについての直流モータ2の回転開始からの総回転量に1ステップ分の回転角を加算することで、総回転量を更新する(ステップS102)。そして制御回路13は、コマンドセットに指定された目標回転量から総回転量を減じることで残回転量を算出する(ステップS103)。
残回転量が0よりも多ければ、すなわち、直流モータ2の総回転量が目標回転量に達していなければ(ステップS104−No)、制御回路13は、駆動信号のデューティ比を目標回転速度に相当するデューティ比に設定する(ステップS105)。そして制御回路13は、そのデューティ比を駆動信号生成回路14に通知する。駆動信号生成回路14は、そのデューティ比に応じたパルス幅を持つ駆動信号を生成し、その駆動信号をモータ駆動回路3へ出力する。また制御回路13は、ステップS101以降の処理を繰り返す。
そして制御回路13は、直流モータ2が目標回転量だけ回転したことを表す命令完了信号を、通信回路11を介して上位の制御装置へ送信することにより、命令完了を報告する(ステップS107)。その後、制御回路13は、停止制御処理を終了する。
なお、ステップS201〜ステップS203の処理は、それぞれ、図8に示されたステップS101〜S103の処理と同一であるため、説明を省略する。
一方、残回転量が0以下であれば(ステップS207−Yes)、制御回路13は、直流モータ2が目標回転量だけ回転したことを表す命令完了信号を、通信回路11を介して上位の制御装置へ送信することにより、命令完了を報告する(ステップS208)。その後、制御回路13は、停止制御処理を終了する。
なお、ステップS301〜ステップS303の処理は、それぞれ、図8に示されたステップS101〜S103の処理と同一であるため、説明を省略する。
なお、ステップS306において、制御回路13は、駆動信号のデューティ比を、目標回転速度の1/2に相当するデューティ比とする代わりに、ブレーキ信号を出力すると直ちに直流モータ2が停止できる回転速度に相当するデューティ比(例えば、5%〜10%)に設定してもよい。あるいは、制御回路13は、減速後における駆動信号のデューティ比を、直流モータ2が滑らかに減速できる程度、例えば、目標回転速度の1/3、2/5、3/5あるいは2/3に相当するデューティ比としてもよい。
一方、残回転量が0以下であれば(ステップS307−Yes)、制御回路13は、駆動信号のデューティ比を0に設定する。そして制御回路13は、そのデューティ比を駆動信号生成回路14に通知する(ステップS308)。駆動信号生成回路14は、デューティ比が0であることが通知されると、ブレーキ信号をモータ駆動回路3へ出力する。そして制御回路13は、直流モータ2が目標回転量だけ回転したことを表す命令完了信号を、通信回路11を介して上位の制御装置へ送信することにより、命令完了を報告する(ステップS309)。その後、制御回路13は、停止制御処理を終了する。
なお、図11に示された段階減速モードが適用される場合の停止制御処理の動作フローチャートは、図10に示された減速制御モードが適用される場合の停止制御処理の動作フローチャート比較して、ステップS406の処理のみが異なり、ステップS401〜S405及びステップS407〜S409の処理は、それぞれ、ステップS301〜S305及びステップS307〜S309の処理と同一である。そこで以下では、ステップS406の処理について説明する。
その後、残回転量が0になると、制御回路13は、駆動信号のデューティ比を0に設定し、駆動信号生成回路14は、ブレーキ信号を出力する。その後、制御回路13は、命令完了信号を、通信回路11を介して上位の制御装置へ送信することにより、命令完了を報告する。
ステップS505、S507、S509またはS510の後、直流モータ制御装置1は、直流モータ制御処理を終了する。
また他の変形例によれば、直流モータの目標回転速度は、直流モータの回転速度の制御可能な範囲全体、すなわち、駆動信号のデューティ比が0%〜100%の範囲内で指定されてもよい。この場合には、設定情報における速度域の指定は省略されてもよい。
図13は、上記の実施形態または変形例による直流モータ制御装置を備えた弾球遊技機100の概略斜視図である。また図14は、弾球遊技機100の概略背面図である。図13に示すように、弾球遊技機100は、上部から中央部の大部分の領域に設けられ、遊技機本体である遊技盤101と、遊技盤101の下方に配設された球受け部102と、ハンドルを備えた操作部103と、遊技盤101の略中央に設けられた表示装置104とを有する。
また弾球遊技機100は、遊技の演出のために、遊技盤101の前面において遊技盤101の下方に配置された固定役物部105と、遊技盤101と固定役物部105との間に配置された可動役物部106とを有する。また遊技盤101の側方にはレール107が配設されている。また遊技盤101上には多数の障害釘(図示せず)及び少なくとも一つの入賞装置108が設けられている。
2 直流モータ
3 モータ駆動回路
4 ロータリーエンコーダ
11 通信回路
12 レジスタ
13 制御回路
14 駆動信号生成回路
15 センサインターフェース回路
100 弾球遊技機
101 遊技盤
102 球受け部
103 操作部
104 表示装置
105 固定役物部
106 可動役物部
107 レール
108 入賞装置
110 主制御回路
111 演出用CPU
112 直流モータ制御装置
121 装飾部材
122 支持部材
123 レール
124 減速ギア
125 ステッピングモータ
126 回転軸
127 ギア
128 ロータリーエンコーダ
Claims (7)
- 直流モータを制御する直流モータ制御装置であって、
前記直流モータの目標回転量及び目標回転速度を指定する制御コマンドと、前記直流モータについて設定可能な回転速度の範囲のうちの何れかの部分範囲を指定する速度域指定信号を含む第2の制御コマンドを受信する通信部と、
前記直流モータが所定の回転角度だけ回転する度に検知信号を出力する回転角センサから該検知信号を受信するセンサインターフェース部と、
前記目標回転速度に応じて前記直流モータの回転速度の設定値を決定し、かつ、前記検知信号の受信回数によって前記直流モータの回転開始からの総回転量を算出し、前記総回転量が前記目標回転量に達するよりも前に、前記直流モータを回転開始から前記目標回転量だけ回転したところで静止させるよう前記設定値を前記目標回転速度よりも減速させる制御部と、
前記回転速度の設定値に応じて前記直流モータを回転させる駆動信号を生成し、該駆動信号を出力する駆動信号生成部と、
を有し、
前記制御部は、前記部分範囲ごとに、当該部分範囲に含まれる複数の前記目標回転速度の値のそれぞれと前記直流モータに対する電流供給をパルス幅変調方式により制御するための1周期当たりのパルス幅との関係を表すテーブルを記憶し、かつ、前記速度域指定信号に指定された前記部分範囲に対応する前記テーブルを選択し、該選択したテーブルを参照することにより前記パルス幅を決定し、前記パルス幅を前記駆動信号生成部に通知することで前記駆動信号生成部に前記駆動信号を生成させることを特徴とする直流モータ制御装置。 - 前記制御部は、前記目標回転量から前記総回転量を減じた残回転量が第1の所定値未満となると、前記設定値を前記直流モータが静止することを表す値に設定し、前記総回転量が前記目標回転量と一致するまで前記直流モータを慣性で回転させる、請求項1に記載の直流モータ制御装置。
- 前記第1の所定値は、前記目標回転速度が速いほど大きい値に設定される、請求項2に記載の直流モータ制御装置。
- 前記制御部は、前記目標回転量から前記総回転量を減じた残回転量が第2の所定値未満となると、前記設定値を、前記残回転量が少なくなるほど遅くなるように設定する、請求項1に記載の直流モータ制御装置。
- 前記制御部は、前記目標回転量から前記総回転量を減じた残回転量が第3の所定値未満となると、前記設定値を、前記目標回転速度よりも遅い所定速度に設定する、請求項1に記載の直流モータ制御装置。
- 前記制御コマンドは、
前記目標回転量から前記総回転量を減じた残回転量が第1の所定値未満となると、前記設定値を前記直流モータが静止することを表す値に設定し、前記総回転量が前記目標回転量と一致するまで前記直流モータを慣性で回転させる第1の停止制御モード、
前記目標回転量から前記総回転量を減じた残回転量が第2の所定値未満となると、前記設定値を、前記残回転量が少なくなるほど遅くなるように設定する第2の停止制御モード、及び、
前記目標回転量から前記総回転量を減じた残回転量が第3の所定値未満となると、前記設定値を、前記目標回転速度よりも遅い所定速度に設定する第3の停止制御モードを含む複数の停止制御モードのうちの何れかを指定する停止制御モード指定フラグを含み、
前記制御部は、前記停止制御モード指定フラグにより指定された停止制御モードに従って前記設定値を決定することで、前記直流モータを回転開始から前記目標回転量だけ回転したところで静止させる、請求項1に記載の直流モータ制御装置。 - 遊技機本体と、
前記遊技機本体の前面に移動可能に配置される可動体と、
前記可動体を駆動する直流モータと、
前記直流モータが所定の回転角度だけ回転する度に検知信号を出力する回転角センサと、
前記直流モータを制御する直流モータ制御装置と、
遊技の状態に応じた演出を制御する演出制御部とを有し、
前記演出制御部は、前記遊技の状態に応じて、前記可動体の現在位置から移動目的地までの移動距離に対応する前記直流モータの目標回転量及び前記直流モータの目標回転速度を指定する制御コマンドと、前記直流モータについて設定可能な回転速度の範囲のうちの何れかの部分範囲を指定する速度域指定信号を含む第2の制御コマンドを生成し、当該制御コマンド及び第2の制御コマンドを前記直流モータ制御装置へ伝送し、
前記直流モータ制御装置は、
前記制御コマンド及び第2の制御コマンドを受信する通信部と、
前記回転角センサから前記検知信号を受信するセンサインターフェース部と、
前記目標回転速度に応じて前記直流モータの回転速度の設定値を決定し、かつ、前記検知信号の受信回数によって前記直流モータの回転開始からの総回転量を算出し、前記総回転量が前記目標回転量に達するよりも前に、前記直流モータを回転開始から前記目標回転量だけ回転したところで静止させるよう前記設定値を前記目標回転速度よりも減速させる制御部と、
前記回転速度の設定値に応じて前記直流モータを回転させる駆動信号を生成し、該駆動信号を出力する駆動信号生成部と、
を有し、
前記直流モータ制御装置の前記制御部は、前記部分範囲ごとに、当該部分範囲に含まれる複数の前記目標回転速度の値のそれぞれと前記直流モータに対する電流供給をパルス幅変調方式により制御するための1周期当たりのパルス幅との関係を表すテーブルを記憶し、かつ、前記速度域指定信号に指定された前記部分範囲に対応する前記テーブルを選択し、該選択したテーブルを参照することにより前記パルス幅を決定し、前記パルス幅を前記駆動信号生成部に通知することで前記駆動信号生成部に前記駆動信号を生成させることを特徴とする遊技機。
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