JP6658378B2 - モータ制御装置及び遊技機 - Google Patents

Description

本発明は、モータを制御するためのモータ制御装置及びそのようなモータ制御装置を有する遊技機に関する。

回胴遊技機または弾球遊技機などの遊技機には、遊技者の興趣を高めるために、遊技者の視覚、聴覚または感覚に訴える演出を行うための工夫が凝らされている。特に、遊技者の視覚に訴える演出を行うために、遊技機には、可動体、例えば、可動役物が設けられることがある。このような可動体を駆動するために、モータが用いられる。そして、演出に応じて可動体を所定の速度で所定の移動量だけ移動させるために、例えば、モータの制御装置が利用される。モータの制御装置は、例えば、上位装置から、目標速度及び目標回転量などを含む制御コマンドを受信し、そのコマンドに従ってモータを制御する。

遊技者の興趣を高めるために、大型の可動役物が遊技機に搭載されることもある。このような可動役物を駆動するためには、高いトルクを持つモータが必要とされる。そこで、ステッピングモータよりも安価で、同じトルクを発揮するのにステッピングモータよりも小型で済む直流モータが使用されることがある。この場合には、直流モータとともに、直流モータが所定の回転角だけ回転する度に検知信号を出力する、ロータリーエンコーダといった回転角センサが利用される。そしてモータの制御装置は、回転角センサからの検知信号の受信回数をカウントすることで、可動体の移動量が所定の移動量に達したか否かを判定することができ、所定の移動量に達したときに、直流モータの回転を停止させる。

直流モータなどのモータを用いて可動体を駆動する場合において、可動体を構成する機械的な機構にロックが生じて可動体の動きが制限されることがある。このような場合には、モータが可動体を無理に移動させようとすることで、モータに過負荷が掛かって発熱し、故障あるいは発火の原因となることがある。そこでこのような異常を検知するために、ＰＷＭ回路から出力されるパルス信号のデューティが最大値となる状態が一定時間継続した場合にモータのロック状態を検出する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００２−３４７２９６号公報

しかしながら、外部から可動体に予期しない力が加えられることで、モータが逆回転することがある。また、可動体が完全にはロックしていないものの、何らかの要因で摩擦が増加することにより、可動体が意図している移動速度よりも低い移動速度でしか移動できなくなり、その結果としてモータの回転速度が目標速度よりも低い速度でしか回転できない場合がある。このような場合には、モータは回転自体はしているため、パルス信号のデューティ比が最大値となる状態が継続せず、その結果として、上記の技術では、このような異常が検出されないおそれがある。

そこで、本発明は、モータが意図された動作を行えない異常を検知可能なモータ制御装置を提供することを目的とする。

本発明の一つの形態として、モータを制御するモータ制御装置が提供される。このモータ制御装置は、外部の装置からモータの目標回転量及び目標回転速度を規定する制御コマンドを受信する通信インターフェースと、モータが所定角度回転する度に検知信号を出力する回転角センサから検知信号を受信するセンサインターフェースと、制御コマンドに応じてモータの回転速度の設定値を決定する制御部と、回転速度の設定値に応じてモータを回転させる駆動信号を生成し、駆動信号を出力する駆動信号生成部とを有する。
そして制御部は、目標回転量と制御コマンドの実行開始からのモータの総回転量との差を受信した検知信号の数に基づいて算出し、目標回転量と総回転量の差の最小値が更新される更新頻度及びその差の最小値が更新されない未更新期間の少なくとも一方に基づいてモータの動作に異常が生じたか否かを判定する。

このモータ制御装置において、制御部は、直近の所定期間における目標回転量と総回転量の差の最小値の更新頻度が所定の更新頻度閾値以下である場合にモータの動作に異常が生じたと判定することが好ましい。

またこのモータ制御装置において、制御部は、目標回転量と総回転量の差の最小値の未更新期間が所定の期間閾値よりも長い場合にモータの動作に異常が生じたと判定することが好ましい。

さらに、このモータ制御装置において、制御部は、所定のサンプリング周期において受信した検知信号の数に基づいてモータの実回転速度を測定し、実回転速度に基づいてモータの動作に異常が生じたか否かをさらに判定することが好ましい。この場合において、制御部は、モータの動作に異常が生じたと判定した場合に、目標回転量と総回転量の差の最小値の更新頻度、未更新期間及び実回転速度の何れによりモータの動作の異常が判定されたかに基づいてその異常の種別を判定することが好ましい。

さらに、このモータ制御装置において、制御部は、目標回転速度と実回転速度との差が大きいほど大きくなる低下重み量を所定のサンプリング周期ごとに求め、直近の所定期間における低下重み量の合計が所定の閾値よりも大きい場合、モータの動作に異常が生じたと判定することが好ましい。

また他の形態によれば、遊技機本体と、遊技機本体の前面に移動可能に配置される可動体と、可動体を駆動するモータと、モータが所定角度回転する度に検知信号を出力する回転角センサと、モータを制御するモータ制御装置と、遊技の状態に応じた演出を制御する演出制御部とを有する遊技機が提供される。この遊技機において、演出制御部は、遊技の状態に応じて、モータの目標回転量及び目標回転速度を規定する制御コマンドを生成し、その制御コマンドをモータ制御装置へ伝送する。モータ制御装置は、演出制御部から制御コマンドを受信する通信インターフェースと、回転角センサから検知信号を受信するセンサインターフェースと、制御コマンドに応じてモータの回転速度の設定値を決定する制御部と、回転速度の設定値に応じてモータを回転させる駆動信号を生成し、駆動信号を出力する駆動信号生成部とを有する。そしてモータ制御装置の制御部は、制御コマンドの実行開始からのモータの総回転量を受信した検知信号の数に基づいて算出し、目標回転量と総回転量の差の最小値が更新される更新頻度及びその差の最小値が更新されない未更新期間の少なくとも一方に基づいてモータの動作に異常が生じたか否かを判定する。

本発明に係るモータ制御装置は、モータが意図された動作を行えない異常を検知できるという効果を奏する。

本発明の一つの実施形態に係るモータ制御装置の概略構成図である。 モータ駆動回路の回路図である。 モータ駆動回路の各スイッチに印加される駆動信号と直流モータの回転方向との関係を表すテーブルの一例を示す図である。 制御コマンドのフォーマットの一例を示す図である。 異常検知に関する制御回路の機能ブロック図である。 停止発生検知部の等価回路図である。 停止発生検知部の動作の一例を示すタイミングチャートである。 断続停止検知部の動作の一例を示すタイミングチャートである。 実回転速度と低下重み量の関係を表すテーブルの一例である。 速度低下検知部の動作の一例を示すタイミングチャートである。 異常の種別と受信した各異常信号との関係を表すテーブルである。 本発明の一つの実施形態または変形例によるモータ制御装置を備えた弾球遊技機の概略斜視図である。 本発明の一つの実施形態または変形例によるモータ制御装置を備えた弾球遊技機の概略内部構成図である。

以下、本発明の一つの実施形態によるモータ制御装置を、図を参照しつつ説明する。このモータ制御装置は、上位の制御装置から、モータの目標回転量及び目標回転速度といった、モータの動作を規定する制御情報を含む制御コマンドを受信すると、その制御情報に従ってモータを制御する。そしてこのモータ制御装置は、モータの回転量を検知するために設けられる回転角センサからの検知信号に基づく、モータの回転速度の低下または停止を検知可能な複数の異常検知方法を用いて、モータの動作に異常が生じたか否かを判定する。

本実施形態では、モータ制御装置が制御対象とするモータは直流モータである。しかし、モータ制御装置が制御対象とするモータは直流モータに限られず、回転角センサによりその回転量が検知される様々な種類のモータの何れであってもよい。

図１は、本発明の一つの実施形態に係るモータ制御装置の概略構成図である。図１に示されるように、モータ制御装置１は、通信回路１１と、レジスタ１２と、制御回路１３と、駆動信号生成回路１４と、センサインターフェース回路１５とを有する。
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。

モータ制御装置１は、上位の制御装置から受信した制御コマンドに従って、直流モータ２を制御する。具体的には、モータ制御装置１は、その制御コマンドで指定された目標回転速度で直流モータ２を回転させる。本実施形態では、モータ制御装置１は、パルス幅変調(PWM)方式により生成され、直流モータ２に対する電流の供給のオン／オフを切り替える駆動信号を、直流モータ２へ電流供給するモータ駆動回路３へ出力することで、直流モータ２の回転速度を制御する。そしてモータ制御装置１は、ロータリーエンコーダ４から、直流モータ２の回転軸（図示せず）が所定の角度回転する度に、その所定の角度回転したことを示す検知信号を受信して、制御コマンドの実行開始からの総回転量を算出する。そしてモータ制御装置１は、総回転量が制御コマンドで指定された目標回転量に達したところで直流モータ２を静止させる。

図２は、モータ駆動回路３の回路図である。モータ駆動回路３は、４個のスイッチTR1〜TR4を有する。なお、各スイッチは、例えば、トランジスタまたは電界効果トランジスタとすることができる。このうち、二つのスイッチTR1及びTR3が、電源とグラウンドとの間に直列に接続される。同様に、二つのスイッチTR2及びTR4が、電源とグラウンドとの間に直列に接続される。そして直流モータ２の正極側端子は、スイッチTR1とTR3の間に接続され、一方、直流モータ２の負極側端子は、スイッチTR2とTR4の間に接続される。そして各スイッチTR1〜TR4のスイッチ端子（例えば、スイッチTR1〜TR4がトランジスタであれば、ベース端子に相当し、スイッチTR1〜TR4が電界効果トランジスタであれば、ゲート端子に相当）は、それぞれ、駆動信号生成回路１４に接続される。そして駆動信号生成回路１４からの駆動信号は、各スイッチTR1〜TR4のスイッチ端子に入力される。

図３は、各スイッチに印加される駆動信号と直流モータ２の回転方向との関係を表すテーブルの一例を示す図である。
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。

一方、直流モータ２を逆転させる場合、スイッチTR2のスイッチ端子とスイッチTR3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周期的なパルスを持つ駆動信号が印加される。一方、スイッチTR1のスイッチ端子及びスイッチTR4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TR2とスイッチTR3とにパルスが印加されている間のみ、負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逆転する。
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。

また、直流モータ２にブレーキをかける場合、スイッチTR3のスイッチ端子とスイッチTR4のスイッチ端子とがオンにされ、スイッチTR1のスイッチ端子とスイッチTR2のスイッチ端子とがオフにされる。

さらに、直流モータ２を駆動しない場合には、各スイッチのスイッチ端子はオフにされる。

ロータリーエンコーダ４は、回転角センサの一例であり、例えば、光学式のロータリーエンコーダとすることができる。そしてロータリーエンコーダ４は、例えば、直流モータ２の回転軸に取り付けられた、その回転軸を中心とする円周方向に沿って複数のスリットを有する円盤と、その円盤を挟んで対向するように配置された光源と受光素子とを有する。そして光源と受光素子との間に何れかのスリットが位置する度に、光源からの光が受光素子に達することで、ロータリーエンコーダ４は、パルス状の検知信号を出力する。これにより、ロータリーエンコーダ４は、直流モータ２が所定角度回転する度に検知信号を出力する。例えば、直流モータ２の回転軸を中心とする円周方向に沿って、円盤に５０個のスリットが設けられることで、ロータリーエンコーダ４は、直流モータ２の回転軸が１回転する間に５０個の検知信号を出力する。

以下、モータ制御装置１の各部について説明する。

通信回路１１は、例えば、通信インターフェース２１と、コマンド解析回路２２とを有する。

通信インターフェース２１は、上位の制御装置とモータ制御装置１とを接続するためのインターフェース回路を有する。なお、上位の制御装置は、例えば、モータ制御装置１が実装された遊技機の演出用CPUである。そして通信インターフェース２１は、上位の制御装置から、シリアル伝送される複数のビットを持つ制御コマンドを受信する。

さらに、通信インターフェース２１は、上位の制御装置から、制御コマンドが制御対象とするモータ制御装置を特定するための識別アドレスを受信する。さらにまた、通信インターフェース２１は、制御コマンドを解析するために、制御コマンドに含まれる複数のビットのそれぞれと同期を取るためのクロック信号も、上位の制御装置から受信してもよい。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。

通信インターフェース２１は、制御コマンド、識別アドレス及びクロック信号を受信すると、それらをコマンド解析回路２２へ出力する。また通信インターフェース２１は、コマンド解析回路２２から受け取った命令完了信号などを、上位の制御装置へ送信する。

コマンド解析回路２２は、通信インターフェース２１を介して上位の制御回路から制御コマンドを受信する度に、その制御コマンドを解析する。そしてコマンド解析回路２２は、その制御コマンドに応じた処理を実行する。

本実施形態では、３種類の制御コマンドが存在する。制御コマンドの一つである動作命令は、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、及び、直流モータ２の目標回転速度といった、直流モータ２の動作を特定するための動作情報を含む。また、制御コマンドの他の一つである設定命令は、直流モータ２についての設定を規定する設定情報を含む。なお、動作情報及び設定情報は、それぞれ、モータの動作を規定する制御情報の一例である。制御コマンドのさらに他の一つは、レジスタ１２に保存されている制御情報の一部または全て読み出して上位の制御装置へ送信することを要求する状態読出命令である。

図４は、制御コマンドのフォーマットの一例を示す図である。図４に示されるように、制御コマンド４００は、先頭から順に、STARTフラグ４０１と、デバイスアドレス４０２と、モード設定フラグ４０３と、制御データ４０４と、ENDフラグ４０５とを有する。さらに、制御コマンド４００は、隣接するフラグ、アドレス及びデータ間に、例えば'0'の値を持つ1ビットのスペーサを含んでもよい。

STARTフラグ４０１は、制御コマンド４００の先頭であることを表すビット列であり、本実施形態では、'1'の値を持つ9個のビットが連続したビット列である。なお、STARTフラグ４０１は、制御コマンド４００内の任意の他の何れのビット列とも一致しないビット列であればよい。
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のコマンド解析回路２２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、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。

モード設定フラグ４０３は、制御コマンドの種類を表す2ビットのフラグである。そしてモード設定フラグ４０３が有する各ビット値の組み合わせにより、制御コマンドの種類が示される。

例えば、モード設定フラグの値が'00'である場合、制御コマンドは、動作情報を含む動作命令である。また、モード設定フラグの値が'01'である場合、制御コマンドは、設定情報を含む設定命令である。また、モード設定フラグの値が'10'である場合、制御コマンドは、状態読出命令である。

コマンド解析回路２２は、モード設定フラグ４０３の値を参照して、制御コマンドの種類を特定し、その種類に応じた処理を実行する。なお、コマンド解析回路２２の処理の詳細については後述する。

制御データ４０４は、制御コマンドが動作命令である場合、モータ制御装置１が制御する直流モータ２の動作情報を含む。例えば、制御データ４０４は、回転方向を表すデータと、目標回転速度を表すデータと、目標回転量を表すデータなどを含む。また、制御コマンドが設定命令である場合、制御データ４０４は、例えば、現在の直流モータの動作を中断させるか否かを示すフラグ、速度の設定域を表すデータ、ロータリーエンコーダ４により検知される直流モータ２の回転角の分解能を表すデータなどが含まれる。

さらに、制御コマンドが状態読出命令である場合、制御データ４０４は、レジスタ１２のうちの読出し対象とするアドレスを指定するアドレス指定情報を含む。例えば、アドレス指定情報は、制御データ４０４中の所定の位置を占める所定長のビット列で表される。そしてアドレス指定情報であるビット列の値により、読み出し対象となる制御情報の範囲が特定される。例えば、アドレス指定情報は、現在実行中の動作命令の動作情報の一部または全てが格納されているアドレス、現在実行中の動作命令と関連する設定情報の一部または全てが格納されているアドレス、待機中（すなわち、次に実行される）動作命令の動作情報の一部または全てが格納されているアドレス、直流モータ２の現在位置が格納されているアドレス、レジスタ１２に格納されている全ての制御情報に対応するアドレスのうちの何れかを指定する。

ENDフラグ４０５は、制御コマンド４００の終端であることを表すビット列である。ENDフラグ４０５は、制御コマンドに含まれる、STARTフラグ及び他のビット列と一致しないビット列であればよい。

コマンド解析回路２２は、識別アドレスと、制御コマンド中に含まれるデバイスアドレスとを比較する。識別アドレスとデバイスアドレスとが一致しない場合、受信した制御コマンドはモータ制御装置１を対象としていないので、コマンド解析回路２２は、その制御コマンドを廃棄する。一方、識別アドレスとデバイスアドレスとが一致する場合、コマンド解析回路２２は、その制御コマンドがモータ制御装置１を対象とするものであると判定する。そしてコマンド解析回路２２は、その制御コマンドの種類に応じた処理を実行する。
なお、コマンド解析回路２２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。

コマンド解析回路２２は、制御コマンドが動作命令または設定命令である場合、制御コマンドに含まれる制御情報をレジスタ１２に書き込む。一方、制御コマンドが状態読出命令である場合、コマンド解析回路２２は、制御データに含まれるアドレス指定情報を参照して、レジスタ１２から制御情報の一部または全てを読み出すアドレスを特定する。そしてコマンド解析回路２２は、レジスタ１２のその特定されたアドレスに保存されている制御情報を読み出し、その制御情報を含む応答信号を生成する。なお、応答信号には、応答信号の送信先を特定する情報、例えば、上位の制御装置のアドレスが含まれていてもよい。さらに、応答信号には、モータ制御装置１を識別するための情報、例えば、モータ制御装置１の識別アドレスが含まれていてもよい。

コマンド解析回路２２は、応答信号を生成すると、その応答信号を通信インターフェース２１を介して上位の制御装置へ送信する。

さらに、コマンド解析回路２２は、モータ制御装置１が制御する直流モータ２について、レジスタ１２に記憶されている動作命令が一つ実行されると、例えば、その動作命令に含まれる目標回転量だけ直流モータ２が回転すると、その動作命令が実行されたことを示す命令完了信号を生成し、その命令完了信号を通信インターフェース２１を介して上位の制御装置へ送信してもよい。

さらにまた、コマンド解析回路２２は、制御回路１３から、直流モータ２に生じた異常の種別が通知されると、その異常の種別を表す異常発生信号を生成し、その異常発生信号を通信インターフェース２１を介して上位の制御装置へ送信する。

レジスタ１２は、直流モータ２の設定情報及び動作情報の組を少なくとも一つ記憶可能な記憶容量を持つメモリ回路を有する。レジスタ１２が有するメモリ回路は、例えば、揮発性の読み書き可能な半導体メモリ回路により構成される。
レジスタ１２は、通信回路１１により書き込まれた設定情報及び動作情報を記憶する。そしてその設定情報及び動作情報が制御回路１３により読み出されると、レジスタ１２は、その設定情報及び動作情報を消去してもよい。また、レジスタ１２は、直流モータ２で駆動される可動体の現在位置を表す情報、例えば、可動体の可動範囲の一端からの直流モータ２の回転量を記憶してもよい。

さらに、レジスタ１２は、通信回路１１のコマンド解析回路２２から、制御情報の読出しを要求されると、その要求に含まれるアドレスに格納されている制御情報を読み出してコマンド解析回路２２へ出力する。

制御回路１３は、例えば、プロセッサ及び不揮発性のメモリ回路を有する。そして制御回路１３は、レジスタ１２から読み出した動作情報及び設定情報を参照して、直流モータ２の回転方向を決定する。また制御回路１３は、動作情報及び設定情報に基づいて、駆動信号のデューティ比を決定する。その際、例えば、制御回路１３は、メモリ回路に予め記憶されている、目標回転速度の値とデューティ比との対応関係を表した速度テーブルを参照することにより、目標回転速度に対応するデューティ比を決定すればよい。なお、このデューティ比は、直流モータ２の回転速度の設定値の一例である。そして制御回路１３は、回転方向及びデューティ比を駆動信号生成回路１４へ通知する。

また制御回路１３は、動作命令を実行する度に、その動作命令の実行により直流モータ２が回転を開始した後に、ロータリーエンコーダ４から受信した検知信号の数をカウントし、受信した検知信号の合計を、直流モータ２の総回転量とする。そして制御回路１３は、その総回転量（すなわち、直流モータ２または直流モータ２で駆動される可動体の現在位置）をレジスタ１２に書き込む。

制御回路１３は、直流モータ２の総回転量を更新する度に、動作命令に含まれる目標回転量と総回転量との差を、残回転量として算出する。そして制御回路１３は、動作命令により指定された目標回転量だけ直流モータ２が回転した時点で直流モータ２を静止させるよう、残回転量に基づいてデューティ比を調整する。例えば、制御回路１３は、残回転量が所定値以下になると、残回転量が少なくなるほどデューティ比を低下させてもよい。そして制御回路１３は、残回転量が０となった時点でデューティ比を０とする。

制御回路１３は、総回転量が目標回転量に達したとき、その動作命令の実行が完了したことを通信回路１１のコマンド解析回路２２へ通知する。そして制御回路１３は、レジスタ１２から、実行が完了した動作命令に関する制御情報を削除する。

さらに、制御回路１３は、ロータリーエンコーダ４から受信した検知信号に基づいて、直流モータ２が制御コマンドに指定された動作を何らかの原因により行えない異常を検知する。なお、この異常の検知の詳細については後述する。

駆動信号生成回路１４は、例えば、出力するパルスの幅を変更可能な可変パルス生成回路と、可変パルス生成回路により生成された、駆動信号である周期的なパルス信号を、モータ駆動回路３の何れのスイッチへ出力するかを切り替えるスイッチ回路とを有する。そして駆動信号生成回路１４は、制御回路１３から通知されたデューティ比に従って、直流モータ２を駆動するための駆動信号をPWM方式に従って生成し、その駆動信号をモータ駆動回路３の何れかのスイッチへ出力する。なお、駆動信号の１周期の長さは、例えば、50μ秒である。例えば、制御回路１３から通知された回転方向が正転である場合、駆動信号生成回路１４は、モータ駆動回路３のスイッチTR1とTR4へ周期的なパルス信号を出力する。一方、制御回路１３から通知された回転方向が逆転である場合、駆動信号生成回路１４は、モータ駆動回路３のスイッチTR2とTR3へ周期的なパルス信号を出力する。

センサインターフェース回路１５は、ロータリーエンコーダ４からの検知信号を受信するインターフェース回路を有する。そしてセンサインターフェース回路１５は、検知信号を受信する度に、その検知信号を制御回路１３へ出力する。

以下に、制御回路１３による異常検知処理について説明する。
図５は、異常検知に関する制御回路１３の機能ブロック図である。制御回路１３は、停止発生検知部３１と、断続停止検知部３２と、速度低下検知部３３と、異常種別判定部３４とを有する。制御回路１３が有するこれらの各部は、それぞれ、例えば、制御回路１３が有する回路または制御回路１３上で動作するファームウェアの一部として実装される。

停止発生検知部３１は、目標回転量と直流モータ２の総回転量の差の最小値が更新されない期間である未更新期間に基づいて、直流モータ２の動作に異常が発生したか否かを判定する。

図６は、停止発生検知部３１の等価回路図である。停止発生検知部３１は、カウンタ３１１と、差分器３１２と、比較器３１３と、メモリ３１４と、タイマ３１５と、出力回路３１６とを有する。停止発生検知部３１が有するこれらの回路は、制御回路１３の回路の一部として構成されてもよく、あるいは、制御回路１３上で動作するプログラムにより実現されてもよい。

カウンタ３１１は、新たな制御コマンドが実行される度に、ロータリーエンコーダ４からの検知信号を受信した数、すなわち、総回転量を0にリセットする。そしてカウンタ３１１、制御コマンドの実行開始後に、ロータリーエンコーダ４から検知信号を受信する度に、総回転量を1インクリメントする。そしてカウンタ３１１は、総回転量を差分器３１２へ出力する。

差分器３１２は、一定のサンプリング周期（例えば、100m秒）ごとに、目標回転量と総回転量との差、すなわち、残回転量を算出する。そして差分器３１２は、残回転量を比較器３１３及びメモリ３１４へ出力する。

比較器３１３は、差分器３１２から出力された残回転量が入力される度に、その残回転量を、制御コマンドの実行開始後における、残回転量の最小値（以下では、便宜上、最小残差と呼ぶ）と比較する。そして比較器３１３は、残回転量が最小残差よりも小さいか否かを表す信号をメモリ３１４及びタイマ３１５へ出力する。

メモリ３１４は、最小残差を記憶し、その最小残差を比較器３１３へ出力する。さらに、メモリ３１４は、比較器３１３から残回転量が最小残差よりも小さいことを表す信号が入力されると、最小残差をその残回転量で更新する。一方、残回転量が最小残差以上である場合には、メモリ３１４は、最小残差を更新しない。

タイマ３１５は、リセットされてからの経過時間をタイマカウント値としてカウントする。そしてタイマ３１５は、最小残差が更新されたことを表す信号が入力される度に、そのタイマカウント値を0にリセットする。そしてタイマ３１５は、タイマカウント値を出力回路３１６へ出力する。

出力回路３１６は、タイマカウント値を所定のリミットに相当するカウント値（以下、単にリミット値と呼ぶ）と比較する。タイマカウント値がリミット値に達した場合、最小残差がそのリミット値に相当する期間にわたって継続して更新されていないこと、すなわち、未更新期間の長さがリミット値に相当する期間閾値に達したことになる。そこで出力回路３１６は、タイマカウント値がリミット値に達した場合、直流モータ２の回転が停止したことを表す異常信号（以下、停止信号と呼ぶ）を異常種別判定部３４へ出力する。なお、リミット値は、サンプリング周期よりも長い期間、例えば、サンプリング周期の10倍〜100倍程度に相当する値に設定される。例えば、サンプリング周期が100ミリ秒である場合、リミット値は、1秒〜数秒に相当する値に設定される。

図７は、停止発生検知部３１の動作の一例を示すタイミングチャートである。図７において、横軸は経過時間を表す。グラフ７０１は、比較器３１３からタイマ３１５への出力信号の時間変化を表す。またグラフ７０２は、タイマカウント値の時間変化を表す。そしてグラフ７０３は、出力回路３１６からの出力信号の時間変化を表す。

この例では、時刻t0からタイマカウント値がカウントされる。そして時刻t1まで、タイマカウント値は増加する。時刻t1において、比較器３１３から最小残差が更新されたことを表すパルス７０１ａがタイマ３１５に入力されるため、時刻t1においてタイマカウント値は0にリセットされる。しかし、時刻t1以降においては、最小残差が更新されたことを表す信号がタイマ３１５に入力されないため、タイマカウント値は、時刻t1以降増加し、時刻t2においてリミット値Lに達する。そのため、時刻t2において、出力回路３１６から直流モータ２の回転が停止したことを表すパルス７０３ａが出力される。

断続停止検知部３２は、制御コマンドが実行されている間、直近の監視期間における最小残差の更新頻度に基づいて直流モータ２の動作に異常が発生したか否かを判定する。
そのため、断続停止検知部３２は、例えば、図６に示されるカウンタ３１１、差分器３１２、比較器３１３及びメモリ３１４と同様の処理を行って、所定のサンプリング周期ごとに、最小残差が更新されたか否かを判定する。そして断続停止検知部３２は、直近の監視期間中において、最小残差が更新されなかった回数（以下、停止回数と呼ぶ）をカウントする。なお、停止回数が多いほど、最小残差の更新頻度は低い。

断続停止検知部３２は、停止回数が所定の停止回数閾値よりも大きい場合、すなわち、最小残差の更新頻度が停止回数閾値に対応する更新頻度閾値以下である場合、直流モータ２の回転が断続的に停止したと判定する。なお、監視期間は、サンプリング周期よりも長い期間、例えば、サンプリング周期の10倍〜100倍程度に相当する期間に設定される。例えば、サンプリング周期が100ミリ秒である場合、監視期間は、1秒〜数秒程度に設定される。また停止回数閾値は、例えば、監視期間中に含まれるサンプリング周期の回数の1/3〜1/2に設定される。

図８は、断続停止検知部３２の動作の一例を示すタイミングチャートである。図８において、横軸は時間を表す。また横軸に設けられた個々の目盛りは、それぞれ、一つのサンプリング周期を表す。そして個々のサンプリング周期に示された数値は、最小残差が更新されたか否かを表す。この例では、'0'がそのサンプリング周期において最小残差が更新されたことを表し、'1'はそのサンプリング周期において最小残差が更新されていないことを表す。またこの例では、監視期間はサンプリング周期の１０倍、停止回数閾値は５であるとする。

時刻t1を終端とする監視期間８０１では、最小残差が更新されていない回数は4回であり、停止回数閾値以下である。そのため、時刻t1では、断続停止検知部３２は、直流モータ２が断続的に停止しているとは判定しない。一方、時刻t2を終端とする監視期間８０２では、最小残差が更新されていない回数は6回であり、停止回数閾値よりも大きい。そのため、時刻t2では、断続停止検知部３２は、直流モータ２が断続的に停止していると判定する。

このように、断続停止検知部３２は、一定の監視期間中での最小残差が更新されなかった回数に基づいて直流モータ２の動作状況を調べるので、直流モータ２の回転が完全に停止しておらず、断続的に回転を停止することを検知できる。

なお、断続停止検知部３２は、監視期間中における、最小残差が更新されない回数の代わりに、最小残差が更新された回数をカウントしてもよい。この場合、断続停止検知部３２は、最小残差が更新された回数を更新頻度閾値（例えば、監視期間中に含まれるサンプリング周期の総数から停止回数閾値を減じた値に設定される）を比較する。そして断続停止検知部３２は、最小残差が更新された回数が更新頻度閾値以下であれば、直流モータ２が断続的に停止していると判定してもよい。

断続停止検知部３２は、直流モータ２の回転が断続的に停止したと判定した場合、直流モータ２の回転の断続停止を表す異常信号（以下、断続停止信号と呼ぶ）を異常種別判定部３４へ出力する。

速度低下検知部３３は、制御コマンドが実行されている間、直流モータ２の回転速度が目標回転速度よりも低下したことを検知する。
そのために、速度低下検知部３３は、所定のサンプリング周期ごとに、そのサンプリング周期内に受信した、ロータリーエンコーダ４からの検知信号の数をカウントする。この数は、直流モータ２の回転速度に相当し、その数が多いほど、直流モータ２の回転速度は速い。なお、以下では、サンプリング周期ごとのロータリーエンコーダ４からの検知信号のカウント数を実回転速度と呼ぶ。

速度低下検知部３３は、サンプリング周期ごとに、実回転速度を、目標回転速度に相当するサンプリング周期ごとのロータリーエンコーダ４からの検知信号のカウント数（以下、基準カウント数と呼ぶ）と比較する。なお、目標回転速度と基準カウント数との関係は、ロータリーエンコーダ４の解像度などに基づいて予め設定される。例えば、目標回転速度と基準カウント数との関係を表す参照テーブルが予め制御回路１３が有する不揮発性のメモリ回路（図示せず）に記憶される。速度低下検知部３３は、その参照テーブルを参照して、制御コマンドにおいて指定された目標回転速度に対応する基準カウント数を特定すればよい。

速度低下検知部３３は、実回転速度が基準カウント数よりも少ない場合、その実回転速度に応じた低下重み量を求める。例えば、低下重み量は、設定可能な目標回転速度の最速値と実回転速度の比に応じて設定される。

図９は、実回転速度と低下重み量の関係を表すテーブルの一例である。テーブル９００において、左側の各欄には、実回転速度が示され、右側の各欄には、その欄の左側に示された実回転速度に対応する低下重み量が示される。この例では、目標回転速度は1〜16（最速値）の16段階に設定される。そして実回転速度も、目標回転速度と同様に区分される。ただし、実回転速度には、停止している状態も含まれるので、実回転速度は、0（停止）〜16（最速値）の17段階に区分される。テーブル９００に示されるように、低下重み量は、目標回転速度の最速値に対する実回転速度の比を1から減じた値に設定される。したがって、実回転速度が遅くなるほど、低下重み量も大きくなる。

速度低下検知部３３は、直近の監視期間中における、低下重み量の合計を算出する。そして速度低下検知部３３は、低下重み量の合計を所定の速度低下量閾値と比較する。低下重み量の合計が速度低下量閾値よりも大きい場合、速度低下検知部３３は、直流モータ２の回転速度の低下を検知する。一方、低下重み量の合計が速度低下量閾値以下である場合、速度低下検知部３３は、直流モータ２の回転速度の低下を検知しない。なお、監視期間は、サンプリング周期よりも長い期間、例えば、サンプリング周期の１０倍〜１００倍程度に相当する期間に設定される。

一般に、目標回転速度が低いほど、直流モータ２の回転速度の低下は生じ難い。したがって、目標回転速度が低い場合では、僅かな速度低下でも、直流モータ２または直流モータ２が駆動する可動体に何らかの異常が生じている可能性がある。そこで、この例では、実回転速度が遅くなるほど、低下重み量を大きくして、速度低下を検知し易くしている。特に、低下重み量は、目標回転速度によらず、最高回転速度に対する実回転速度の比で決定される。そのため、目標回転速度が低いほど、わずかな速度低下でも検知される。

なお、変形例によれば、低下重み量は、目標回転速度に対する実回転速度の比を1から減じた値に設定されてもよい。

図１０は、速度低下検知部３３の動作の一例を示すタイミングチャートである。図１０において、横軸は時間を表す。また横軸に設けられた個々の目盛りは、それぞれ、一つのサンプリング周期を表す。そして個々のサンプリング周期において、横軸の下側に示された数値は実回転速度を表し、横軸の上側に示された数値は低下重み量を表す。またこの例では、監視期間はサンプリング周期の１０倍、速度低下量閾値は３であるとする。

時刻t1を終端とする監視期間１００１では、低下重み量の合計は2.1であり、速度低下量閾値以下である。そのため、時刻t1では、速度低下検知部３３は、直流モータ２の速度低下を検知しない。一方、時刻t2を終端とする監視期間１００２では、低下重み量の合計は4.1であり、速度低下量閾値より大きい。そのため、時刻t2では、速度低下検知部３３は、直流モータ２の回転速度が低下していると判定する。

速度低下検知部３３は、直流モータ２の回転速度が低下していることを検知すると、直流モータ２の回転速度低下を表す異常信号（以下、速度低下信号と呼ぶ）を異常種別判定部３４へ出力する。

異常種別判定部３４は、所定のサンプリング周期ごとに、直近の判定期間（例えば、1秒〜数秒）内に受信した異常信号の組み合わせに基づいて直流モータ２に生じた異常の種別を判定する。

図１１は、異常の種別と受信した各異常信号との関係を表すテーブルである。テーブル１１００において、右端の各欄には、異常の種別が表される。また左端から順に１〜３番目の列における各欄には、それぞれ、右端に示された異常の種別に対応する、停止信号、断続停止信号、速度低下信号の受信状況が示される。この例では、'Ｈ'は、対応する異常信号が受信されたことを表し、'Ｌ'は、対応する異常信号が受信されていないことを表す。

例えば、直流モータ２が駆動する可動体が微振動する異常が生じている場合、すなわち、可動体が目標位置まで達せず、直流モータ２の総回転量が目標回転量に達しないと想定される場合、停止信号、断続停止信号、及び速度低下信号の何れも受信される。一方、直流モータ２が断続的に停止する異常が生じている場合、すなわち、可動体は目標位置まで移動できると想定されるものの、途中で何度も停止するような場合、断続停止信号及び速度低下信号が受信され、停止信号は受信されない。また、直流モータ２はほぼ停止せずに回転するものの、直流モータ２の回転速度が目標回転速度に達しない異常が生じている場合、速度低下信号のみが受信される。なお、何の異常も生じていない場合には、何れの異常信号も受信されない。

このように、異常種別判定部３４は、受信した異常信号の組み合わせにより、発生した異常の種別を判定できる。そこで、例えば、予め、受信した異常信号の組み合わせと異常の種別との関係を表す参照テーブルが制御回路１３が有する不揮発性のメモリに記憶される。そして異常種別判定部３４は、その参照テーブルを参照することで、受信した異常信号の組み合わせに対応する異常の種別を特定できる。

異常種別判定部３４は、何れかの異常信号を受信して、異常の種別を特定すると、その異常の種別を通信回路１１のコマンド解析回路２２へ通知する。

以上に説明してきたように、このモータ制御装置は、直流モータの回転量を検知する回転角センサからの検知信号に基づいて算出される、最小残差の未更新期間、更新頻度、及び、実回転速度に基づいて、直流モータの動作の異常を検知する。そのため、このモータ制御装置は、直流モータが完全に停止しない場合でも、直流モータの動作の異常を検知できるとともに、発生した異常の種別を判定できる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。変形例によれば、直流モータ２がホール素子といった直流モータ２の回転を検知するセンサを有している場合、そのセンサが回転角センサとして用いられてもよい。

また他の変形例によれば、制御回路１３は、停止発生検知部３１、断続停止検知部３２及び速度低下検知部３３のうちの何れか一つまたは二つのみを有していてもよい。この場合には、異常種別判定部３４は省略されてもよい。そしてモータ制御装置は、異常が発生したことのみを上位の制御装置へ報告してもよい。

上記の実施形態または変形例によるモータ制御装置は、弾球遊技機または回胴遊技機といった遊技機に搭載されてもよい。
図１２は、上記の実施形態または変形例による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１３は、弾球遊技機１００の概略内部構成図である。図１２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。

操作部１０３は、遊技者の操作によるハンドルの回動量に応じて図示しない発射装置より所定の力で遊技球を発射する。発射された遊技球は、レール１０７に沿って上方へ移動し、多数の障害釘の間を落下する。そして遊技球が何れかの入賞装置１０８に入ったことを、図示しないセンサにより検知すると、遊技盤１０１の背面に設けられた主制御回路１１０は、遊技球が入った入賞装置１０８に応じた所定個の遊技球を玉払い出し装置（図示せず）を介して球受け部１０２へ払い出す。さらに主制御回路１１０は、遊技盤１０１の背面に設けられた演出用CPU１１１を介して表示装置１０４に様々な映像を表示させる。

可動役物部１０６は、遊技の状態に応じて移動する可動体の一例であり、遊技盤１０１の背面に設けられた、本発明の実施形態またはその変形例によるモータ制御装置１１２により制御される直流モータ（図示せず）によって駆動される。

主制御回路１１０から演出用CPU１１１に伝達された遊技の状態を表す状態信号に基づいて、演出用CPU１１１は、可動役物部１０６の目標座標及び移動速度を決定し、その決定に従った制御コマンドを生成する。そして演出用CPU１１１は、生成した制御コマンドをモータ制御装置１１２へ出力する。例えば、遊技球が入賞装置１０８に入る前は、演出用CPU１１１は、可動役物部１０６が固定役物部１０５に隠れるように、可動役物部１０６をその現在地から移動可能範囲の左下方の端部までの移動距離に相当する直流モータの回転量を目標回転量として指定する制御コマンドをモータ制御装置１１２へ送信する。一方、遊技球が入賞装置１０８に入ったことが検知され、そのことを示す状態信号が主制御回路１１０から演出用CPU１１１に入力されると、演出用CPU１１１は、可動役物部１０６をその現在地から移動可能範囲の右上方の端部までの移動距離に相当する直流モータの回転量を目標回転量として指定する制御コマンドを生成し、その制御コマンドをモータ制御装置１１２へ送信する。

さらに、演出用CPU１１１は、モータ制御装置１１２から異常発生信号を受信すると、主制御回路１１０へ異常が発生したことを通知してもよい。

モータ制御装置１１２は、上記の実施形態またはその変形例によるモータ制御装置であり、演出用CPU１１１から受け取った制御コマンドと、ロータリーエンコーダ（図示せず）から受け取った検知信号に基づいて、直流モータが目標回転速度で回転し（すなわち、可動役物部１０６が目標回転速度に応じた速度で移動し）、かつ、目標回転量だけ回転したところ（すなわち、可動役物部１０６が目的地に到達したところ）で静止するように、直流モータを制御する。これにより、可動役物部１０６は、演出に応じた移動目的地まで正確に移動できる。またモータ制御装置１１２は、制御対象の直流モータまたは可動役物部１０６の動作に異常が生じた場合にその異常の発生を検知し、その異常の種別を特定する。そしてモータ制御装置１１２は、異常の種別を表す異常発生信号を演出用CPU１１１へ通知する。

このように、当業者は、本発明の範囲内で、実施される形態に合わせて様々な変更を行うことができる。

１ モータ制御装置
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
２１ 通信インターフェース
２２ コマンド解析回路
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
３１ 停止発生検知部
３２ 断続停止検知部
３３ 速度低下検知部
３４ 異常種別判定部
３１１ カウンタ
３１２ 差分器
３１３ 比較器
３１４ メモリ
３１５ タイマ
３１６ 出力回路
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 モータ制御装置

Claims (6)

1. モータを制御するモータ制御装置であって、
   外部の装置から前記モータの目標回転量及び目標回転速度を規定する制御コマンドを受信する通信インターフェースと、
   前記モータが所定角度回転する度に検知信号を出力する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と、
   前記制御コマンドに応じて前記モータの回転速度の設定値を決定する制御部と、
   前記回転速度の設定値に応じて前記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、前記目標回転量と前記制御コマンドの実行開始からの前記モータの総回転量との差を受信した前記検知信号の数に基づいて算出し、前記目標回転量と前記総回転量の前記差の最小値が更新される更新頻度及び当該差の最小値が更新されない未更新期間の少なくとも一方に基づいて前記モータの動作に異常が生じたか否かを判定する、
   モータ制御装置。
2. 前記制御部は、直近の所定期間における前記更新頻度が所定の更新頻度閾値以下である場合に前記モータの動作に異常が生じたと判定する、請求項１に記載のモータ制御装置。
3. 前記制御部は、前記未更新期間が所定の期間閾値よりも長い場合に前記モータの動作に異常が生じたと判定する、請求項１または２に記載のモータ制御装置。
4. 前記制御部は、所定のサンプリング周期において受信した前記検知信号の数に基づいて前記モータの実回転速度を測定し、前記実回転速度に基づいて前記モータの動作に異常が生じたか否かをさらに判定し、前記モータの動作に異常が生じたと判定した場合に、前記更新頻度、前記未更新期間及び前記実回転速度の何れにより前記モータの動作の異常が判定されたかに基づいて前記異常の種別を判定する、請求項１〜３の何れか一項に記載のモータ制御装置。
5. 前記制御部は、前記目標回転速度と前記実回転速度との差が大きいほど大きくなる低下重み量を前記所定のサンプリング周期ごとに求め、直近の所定期間における前記低下重み量の合計が所定の閾値よりも大きい場合、前記モータの動作に異常が生じたと判定する、請求項４に記載のモータ制御装置。
6. 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モータと、
   前記モータが所定角度回転する度に検知信号を出力する回転角センサと、
   前記モータを制御するモータ制御装置と、
   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、前記モータの目標回転量及び目標回転速度を規定する制御コマンドを生成し、当該制御コマンドを前記モータ制御装置へ伝送し、
   前記モータ制御装置は、
   前記演出制御部から前記制御コマンドを受信する通信インターフェースと、
   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と、
   前記制御コマンドに応じて前記モータの回転速度の設定値を決定する制御部と、
   前記回転速度の設定値に応じて前記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、
   前記モータ制御装置の前記制御部は、前記制御コマンドの実行開始からの前記モータの総回転量を受信した前記検知信号の数に基づいて算出し、前記目標回転量と前記総回転量の差の最小値が更新される更新頻度及び当該差の最小値が更新されない未更新期間の少なくとも一方に基づいて前記モータの動作に異常が生じたか否かを判定する、
   遊技機。

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