(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数駒の図柄が円周面に表示されたリールを回転させるための遊技機におけるステッピングモータの駆動制御装置であって、
前記駆動制御装置は、定電流駆動・電流切換制御装置を含み、前記定電流駆動制御における定電流値を供給するための基準電圧を３段に切り換えるものであり、
前記リールの起動時における第１基準電圧よりも、前記定速回転時の第２基準電圧が低くなるように設定することにより、前記リールの起動時の前記モータに供給する電流値よりも、前記リールの定速回転時における前記モータに供給する電流値を低くして前記モータを駆動し、
前記リールの停止時における第３基準電圧は前記第１基準電圧よりも高く設定されて、前記モータに印加する電圧値と該モータの抵抗値とで決まる最大電流値以上の仮想電流を前記モータに供給させるようにして実質的に定電圧駆動制御となるようにしたことを特徴とする遊技機におけるステッピングモータの駆動制御装置。
【請求項２】
前記リールの停止時には、前記モータを３相励磁または全相励磁することを特徴とする請求項１に記載の遊技機におけるステッピングモータの駆動制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多数駒の図柄が円周面に表示されたリールを回転させたのち、外部からの停止指令によりステッピングモータを停止させるための、スロットルマシンやパチスロ機器等の遊技機におけるステッピングモータ（以下、単にモータと略称することがある）の駆動制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スロットルマシン等の遊技機では、周知のように、各リールごとにモータが接続されており、スタートレバーによりモータを一斉に起動させ、複数のリールを一斉に回転させた後、ストップボタンの操作により、各モータを順次停止させ、複数のリールの円周面に表示された多数の図柄のうち所定の図柄が所定位置（表示窓）に停止することで入賞を決定するように構成されている。
【０００３】
ところで、ステッピングモータの駆動方式を大別して、定電流駆動制御方式と定電圧駆動制御方式とがある。
【０００４】
上述の遊技機では、ストップボタンの操作によりモータを停止させる所要時間がある一定時間内に規定されていること、停止時に回転慣性力の比較的大きいリールの図柄を所定位置（表示窓）からずれないようにすることや、リールの停止時に目的の停止位置を中心にして揺れることを少なくすること、及び停止動作においてリールを滑らかに、且つ迅速（短時間）に停止させるため、全相（４相）励磁することが行なわれている（特許文献１、２、３、４等参照）。
【０００５】
その場合、定電圧駆動制御方式を採用していた。例えば、一次電源としてＡＣ２４Ｖを使用する時にはこれを電源回路に入力し、電源回路のＤＣ３２ｖの出力端子をモータ駆動回路を介してモータに接続する。そして、起動時及び定速時には、１−２相励磁とし、停止時には全相励磁とする。このいずれの場合にもＤＣ３２ｖを印加するというものである。
【０００６】
他方、軽負荷で高速回転の用途の一例であるプリンタ、複写機などの事務機器やカメラなどに使用するステッピングモータでは、消費エネルギーの少ない定電流駆動制御方式を採用している（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公平０５−０３２１４５号公報
【特許文献２】特開２００２−１５９６２６号公報（背景技術の個所参照）
【特許文献３】特開２００２−１５９６２７号公報（背景技術の個所参照）
【特許文献４】特開２００６−２７１１２７号公報（背景技術の個所参照）
【特許文献５】特開平０４−３１２３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の定電圧駆動制御方式では、定速時及び停止時のモータの駆動トルクを余り必要としない状態でも、起動時（モータのトルクが必要な時）と同じ高電圧を印加するので、余分のエネルギーを消費することになる。
【０００９】
他方、上述の従来の定電流駆動制御方式では、全相励磁することができないという問題があった。起動動作時及び定速動作時には定電流駆動制御回路にて実行し、停止動作時には、定電圧駆動制御回路にて実行しようとすると、２種類の回路を備えなければならず、制御装置のコストが高くなるという問題があった。
【００１０】
本願発明は、上記従来技術の問題点に鑑み改良したものであって、定電流駆動制御における定電流値の基準電圧を複数段に切り換えることにより、省エネルギーを実現できるものでありながら、停止動作時に全相（４相）励磁することができ、且つコストを低減できる、遊技機におけるステッピングモータの駆動制御装置を提供することを目的とするものがある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、多数駒の図柄が円周面に表示されたリールを回転させるための遊技機におけるステッピングモータの駆動制御装置であって、前記駆動制御装置は、定電流駆動・電流切換制御装置を含み、前記定電流駆動制御における定電流値を供給するための基準電圧を３段に切り換えるものであり、
前記リールの起動時における第１基準電圧よりも、前記定速回転時の第２基準電圧が低くなるように設定することにより、前記リールの起動時の前記モータに供給する電流値よりも、前記リールの定速回転時における前記モータに供給する電流値を低くして前記モータを駆動し、
前記リールの停止時における第３基準電圧は前記第１基準電圧よりも高く設定されて、前記モータに印加する電圧値と該モータの抵抗値とで決まる最大電流値以上の仮想電流を前記モータに供給させるようにして実質的に定電圧駆動制御となるようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の遊技機におけるステッピングモータの駆動制御装置において、前記リールの停止時には、前記モータを３相励磁または全相励磁することを特徴とするものである。
【００１３】
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載の発明によれば、多数駒の図柄が円周面に表示されたリールを回転させるための遊技機におけるステッピングモータの駆動制御装置であって、前記駆動制御装置は、定電流駆動・電流切換制御装置を含み、前記定電流駆動制御における定電流値を供給するための基準電圧を３段に切り換えるものであり、前記リールの起動時における第１基準電圧よりも、前記定速回転時の第２基準電圧が低くなるように設定することにより、前記リールの起動時の前記モータに供給する電流値よりも、前記リールの定速回転時における前記モータに供給する電流値を低くして前記モータを駆動し、前記リールの停止時における第３基準電圧は前記第１基準電圧よりも高く設定されて、前記モータに印加する電圧値と該モータの抵抗値とで決まる最大電流値以上の仮想電流を前記モータに供給させるようにして実質的に定電圧駆動制御となるようにしたから、リールの停止時には、リール（モータ）を迅速に停止することができるものでありながら、起動時及び定速回転時には、電力消費量を少なくして省エネルギー化を図ることができ、環境に与える負荷を少なくすることができるという効果を奏する。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、リールの停止時には、前記モータを３相励磁または全相励磁するものであるから、リール（モータ）を円滑且つ迅速に停止することができる。
【００１６】
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るモータ駆動・停止制御装置１０の機能ブロック図である。
【図２】本発明に係る定電流駆動・電流切換制御装置の実施例図である。
【図３】本発明に係る定電流駆動・電流切換制御装置の各構成要素の条件（数値）を示す図表である。
【図４】（Ａ）は本発明に係る実施例における時間と電流との関係を示す図、（Ｂ）は従来技術の定電圧駆動制御における時間と電流との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施態様について説明する。通常のスロットルマシン（回動式遊技機）では、不図示のキャビネットの正面に３つの表示窓が形成されている。キャビネット内には、３つのリール１（図１参照）が配置されており、各リール１の円周面には、２１駒の図柄（文字、数字、絵柄をいう）が描かれている。各リール１は４相多極のステッピングモータ２（以下、単にモータという）にて回転駆動するように直接接続されている。
【００２０】
図示しないが、キャビネットの前面には、スタートレバー、各リール１を停止させるためのストップボタン３（図１参照）、有効ランプ、メダル投入口、メダル払出口、メダル受皿などが設けられている。
【００２１】
遊技者によるスタートレバーの操作により、各モータ２を駆動し、その各リール１を回転させる。次いで、遊技者が順次ストップボタン３を押して、モータ２を停止させ、各リール１の回転を止める。表示窓における入賞ラインに横並びする３つのリール１の図柄の組合せにより、払いだされる（入賞される）メダルの数が決定されるというゲームが進行される。
【００２２】
図１に示すのは、本発明に係る、モータ２の駆動・停止制御装置１０（請求項にいうモータの駆動制御装置に相当）の機能ブロック図である。
【００２３】
モータの駆動制御装置１０は、電子素子回路により制御及び演算を実行するメインＣＰＵ１１と、プログラムや固定データが格納されたＲＯＭ、データの読み書きに用いられるＲＡＭ、乱数値を発生させる乱数発生器（不図示）を備える。メインＣＰＵ１１とバスを介して接続された入出力ポート１２には、スタートレバーの操作により起動動作信号を出力する起動スイッチ１３、各ストップボタン３を押して停止動作信号を出力するリール停止信号回路１４、各モータ２を駆動・停止させるための定電流駆動回路１５、定電流値変更回路１６、定電流動作キャンセル回路１７が接続されている。定電流駆動回路１５、定電流値変更回路１６、定電流動作キャンセル回路１７を含めたものが、請求項にいう定電流駆動・電流切換制御装置に相当する。なお、起動動作信号が出力されてから定速動作信号が出力されるまでの時間（例えば、200ms ）や、停止動作信号を出力した後の停止動作時間（例えば、190ms ）などのデータや、その動作遷移のプログラム、後述する定速動作信号値、定速動作信号値、第１〜第３基準電圧値などはＲＯＭに記録されており、これらの制御をメインＣＰＵ１１で実行することになる。
【００２４】
定電流値変更回路１６は、リール１の起動時（モータの起動動作時ともいう）、定速回転時（モータの定速動作時または定速回転動作時ともいう）及び停止時（モータの停止動作時ともいう）のそれぞれについて、定電流駆動回路１５に印加する基準電圧値Ｖref を変更するための回路である。
【００２５】
本実施例では、定電流値変更回路１６は、モータ２の起動動作時に印加すべき第１基準電圧値Ｖref1と、モータ２の定速動作時に印加すべき第２基準電圧値Ｖref2の２段階に切り換えする。第２基準電圧値Ｖref2は第１基準電圧値Ｖref1よりも小さい（低い）ものに設定される。
【００２６】
定電流動作キャンセル回路１７は、モータ２の停止動作時に、実質的に定電圧駆動となるようにするため、停止動作時に全相の巻線（コイル）に印加すべき第３基準電圧値Ｖref3に変更するものである。
【００２７】
この第３基準電圧Ｖref3は、モータに印加する電圧値と該モータの抵抗値とで決まる最大電流値以上の仮想電流を印加するため、第１基準電圧Ｖref1よりも高く設定されている。
【００２８】
そして、定電流駆動回路１５では、モータ２の起動動作時に印加すべき第１基準電圧値Ｖref1に基づいて、モータ２に１−２相励磁して駆動し、同様に、モータ２の定速動作時に印加すべき第２基準電圧値Ｖref2に基づいて、モータ２に１−２相励磁して駆動する。リール１の停止動作時には第３基準電圧Ｖref3に基づいて実質的に定電圧駆動としてモータ２に全相励磁する。
【００２９】
本実施例では、起動動作信号が出力されてから定速動作信号が出力されるまでの時間を200ms とし、停止動作信号を出力した後の停止動作時間を190ms と設定する。そして、リール１をモータ２の駆動軸に直接接続している。また、モータ２の定速回転速度 (80rpm)とする。
【００３０】
図２は、１つのモータ２に対する、定電流駆動回路１５と、定電流値変更回路１６と、定電流動作キャンセル回路１７との具体例を示す回路図である。実施例ではモータ２の１相当りの巻線（コイル）の抵抗値Ｒｍを８０Ωとし、モータ２の駆動電源Ｖddを３２Ｖ（非安定）とする。
【００３１】
モータ２は４相多極のステッピングモータであり、駆動（起動・定速回転）及び停止制御は各相ごとに行なう。実施例の定電流駆動回路１５では、コンパレータ（COMP) の出力がアンド回路１８の一方の入力端子に接続され、アンド回路１８の他方の入力端子には起動スイッチ１３のオンにより出力される各相( Ａ相、Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相) のモータ駆動信号が入力され、アンド回路１８の出力端子がトランジスタ１９のベースに接続されている。駆動電源Ｖddはツエナーダイオードなどを介してトランジスタ１９のコレクタに接続され、このトランジスタ１９のエミッタに接続している抵抗Rsが接地されている。起動時にはモータ２のＡ相、Ｂ相、Ｃ相、Ｄ相の巻線（コイル）に対して１−２相励磁される。
【００３２】
定電流値変更回路１６と、定電流動作キャンセル回路１７とはまとめて構成されるものであり、図２に示すように、トランジスタＴＲ１及びＴＲ２と、４つの抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４からなる。
【００３３】
図２に示すように、基準電圧Ｖref を生成するための電源の生成電圧Ｖcc( 例えば、5V) とアースとを抵抗Ｒ１、Ｒ２が直列にされ、他方、トランジスタＴＲ１のコレクタに接続している抵抗Ｒ３がトランジスタＴＲ２のエミッタに接続され、且つトランジスタTR2 のコレクタに抵抗Ｒ４が接続されたものが上記両抵抗Ｒ１、Ｒ２と並列にて生成電圧Ｖccとアースとの間に接続されている。そして、抵抗Ｒ１とＲ２との間と抵抗Ｒ３とトランジスタＴＲ２のエミッタとの間が出力線として接続され、この出力線が各相ごとのコンパレータ（COMP) のプラス入力端子に所定の抵抗を介して接続している。
【００３４】
本実施例において、各動作時にモータ２１相の巻線にモータ電流Ｉｍが実際に流れた場合には、Ωの法則からトランジスタ１９のエミッタの電圧値Ｖmo＝Ｉｍ×Ｒｓ‥‥(1) となる。ここで、Ｒｓはモータ電流検出抵抗である。
【００３５】
他方、上記出力線の電圧、即ち基準電圧Ｖref がコンパレータ（COMP) に入力されて、定電流駆動回路１５において、流したいモータ電流Ｉｍであるときの基準電圧Ｖref ＝Ｉｍ×Ｒｓ‥‥(2) で決まる。
【００３６】
そして、コンパレータ（COMP) で、Ｖref とＶmoとを比較し、Ｖref ＞Ｖmoの時には、トランジスタ１９をオンして、モータ２に通電し、Ｖref ＜Ｖmoの時には、トランジスタ１９をオフして、モータ２に非通電するというオンオフ制御によりモータ電流を一定とする定電流制御を実行する。
【００３７】
実施例として、各条件（各構成要素の数値）を図３のように設定して、１つのモータ２の１相の巻線（コイル）について、各動作時の基準電圧Ｖref を計算してみる。
【００３８】
［モータ起動動作時］
１つのモータ２の１相の巻線（コイル）について、起動時の流したいモータ電流Ｉｍ＝0.3(A)とする。そのとき、見かけ上の基準電圧に換算すると、Ｖref1* ＝Ｉｍ×Ｒｓ＝0.3 ×1 ＝0.3(V)となる。
【００３９】
他方、モータ起動動作時では、トランジスタＴＲ１及びＴＲ２のベースに電圧が印加されないので、定電流値変更回路１６から計算される基準電圧Ｖref1は抵抗Ｒ１とＲ2 とで決まり、
Ｖref1＝Ｖcc×｛Ｒ２÷ (Ｒ１＋Ｒ２) ｝であり、数値を代入して計算すると、
Ｖref1＝５×｛1.4 ÷(22K＋1.4K）｝≒0.299(V)≒0.3(V)となる。
【００４０】
従って、コンパレータ（COMP) で、Ｖref1とＶmoとを比較し、Ｖref1＞Ｖmoの時には、トランジスタ１９をオンして、モータ２に通電し、Ｖref1＜Ｖmoの時には、トランジスタ１９をオフして、モータ２に非通電するというオンオフ制御によりモータ電流を一定とする定電流制御を実行する。より詳しくは、電圧0.299(V)乃至は0.3(V)を境目とし、電流のチョッピング動作が生じる。
【００４１】
［モータ定速動作時］
１つのモータ２の１相について、定速動作時の流したいモータ電流Ｉｍ＝0.15(A) とする。そのとき、見かけ上の基準電圧に換算すると、Ｖref2* ＝Ｉｍ×Ｒｓ＝0.15×1 ＝0.15(V) となる。
【００４２】
他方、定速動作信号がトランジスタＴＲ１のベースに電圧が印加され、トランジスタＴＲ２には印加されず、且つ１−２相励磁であるので、定電流値変更回路１６から計算される基準電圧Ｖref2は、抵抗Ｒ１、Ｒ2 、Ｒ３とで決まり、
Ｖref2＝Ｖcc×｛(R2 ×R3) ÷(R2 ＋R3）｝÷[R1 ＋｛(R2 ×R3) ÷(R2 ＋R3）｝] であり、数値を代入して計算すると、
Ｖref2＝５×｛(1.4K ×1.4K) ÷(1.4K ＋1.4K）｝÷[22K＋｛(1.4K ×1.4K) ÷(1.4K ＋1.4K）｝] ≒0.154(V)≒0.15(V) となる。この場合も、コンパレータ（COMP) で、Ｖref2とＶmoとを比較し、Ｖref2＞Ｖmoの時には、トランジスタ１９をオンして、モータ２に通電し、Ｖref2＜Ｖmoの時には、トランジスタ１９をオフして、モータ２に非通電するというオンオフ制御によりモータ電流を一定とする定電流制御を実行する。より詳しくは、電圧0.154(V)乃至は0.15(V) を境目とし、電流のチョッピング動作が生じる。
【００４３】
このように、起動時の流したいモータ電流Ｉｍ＝0.3(A)であり、定速動作時の流したいモータ電流Ｉｍ＝0.15(A) としたのは、モータ２の起動時には、停止しているリール１を回転させるために大きなトルクが必要である。一方、リールの回転速度(rpm) が例えば規定値である80rpm に上昇した後は、定速回転を維持するためのトルクは小さくて済むからである。
【００４４】
［モータ停止動作時］
オームの法則から、Ｉｍ＝Ｖdd÷Ｒｍ＝３２÷８０＝0.4(A)で、ここで、Ｒｍはモータ抵抗値である。
【００４５】
即ち、１つのモータ２の１相の巻線につき、モータ電流Ｉｍは0.4(A)以上は流れない。従って、停止時のモータ仮想電流Ｉｍを0.4(A)以上に設定すると、定電流制御とならず、0.4(A)で一定となり、見かけ上（実質上）、定電圧制御していることと同じになる。
【００４６】
例えば、モータ仮想電流Ｉｍ＝1(A)としたとき、モータ電流検出抵抗値Ｒｓとすると、見かけ上の基準電圧Ｖref3* ＝Ｉｍ×Ｒｓ＝1 ×1 ＝1(V)となる。
【００４７】
他方、ストッパボタン３の押下により、停止動作信号がトランジスタＴＲ２のベースに電圧が印加され、トランジスタＴＲ１には印加されず、且つ全相（４相）励磁であるので、定電流動作キャンセル回路１７から計算される基準電圧Ｖref3は、抵抗Ｒ１、Ｒ2 、Ｒ４で決まり、
Ｖref3＝Ｖcc×R2÷[R2 ＋｛(R1 ×R4) ÷(R1 ＋R4）｝] 
Ｖref3＝５×1.4K÷[1.4K ＋｛(22K×6.8K) ÷(22K＋6.8K）｝] ≒1.06(V) となる。
【００４８】
上記の実施例における１つのモータ２について、電流値Ａを縦軸に採り、横軸に時間を採ってみると、図４（Ａ）に示すごとく、起動動作時では１−２相励磁であるから、モータ２の１回転につき、Ｍith ＝（Ｉｍ＋Ｉｍ×２）÷２＝（0.3 ＋0.3 ×２）÷２＝0.45(A) がモータ２に流れる。同様にして、定速回転動作時では１−２相励磁であるから、Ｍico ＝（Ｉｍ＋Ｉｍ×２）÷２＝（0.3 0.15＋0.15×２）÷２＝0.225(A)がモータ 2に流れる。
【００４９】
そして、停止動作時では、全相励磁であり、オームの法則から、Ｍist ＝Ｉｍ×４＝（Ｖdd÷Ｒｍ）×４＝（３２÷８０）×４＝1.6(A)となる。
【００５０】
起動動作時間Ｔth≦200ms （１−２相励磁）；定速動作時間Ｔco750ms/回転（１−２相励磁）；停止動作時間Ｔst≦190ms （４相励磁）とし、モータ駆動電圧ＭＶ＝３２Ｖ（非安定）とすれば、リール（モータ２）の１回転あたりの電力量Ｗ＝( ＭＶ×Ｍith ×Ｔth）＋( ＭＶ×Ｍico ×Ｔco）＋( ＭＶ×Ｍist ×Ｔst）＝2.88＋5.4 ＋9.728 ＝18.008（ワット）となる。
【００５１】
他方、従来の定電圧駆動制御では、駆動電源ＭＶ＝３２Ｖ（非安定）とし、同じ仕様のモータ（抵抗値ＭＲ＝８０Ω、モータ駆動電流ＭＩ＝0.4A/ 相( 純抵抗負荷換算）) であって、起動動作時間Ｔth定速動作時間Ｔco停止動作時間Ｔst≦190ms の条件を同じとしたとき、１つのモータ２について１回転あたりの電流値を計算すると、
ＭIt＝｛(MV ÷MR) ＋(MV ÷MR) ×２｝÷２＝0.6 Ａ
ＭIco ＝｛(MV ÷MR) ＋(MV ÷MR) ×２｝÷２＝0.6 Ａ
ＭIst ＝(MV ÷MR) ×４＝1.6 Ａとなる（図４（Ｂ）参照）。
従って、リール（モータ２）の１回転あたりの電力量Ｗ１＝( ＭＶ×ＭIth ×Ｔth）＋( ＭＶ×ＭIco ×Ｔco）＋( ＭＶ×ＭIst ×Ｔst）＝3.83＋14.4＋9.728 ＝27.968（ワット）となる。
【００５２】
このように、本発明の駆動・停止制御方式によれば、従来の定電圧駆動制御方式に比べて、モータ１の起動動作時及び定速動作時におけるモータ２の消費エネルギーは相当に少ないのである。
【００５３】
従って、１つのモータ２について１回転あたりの本発明による電力量Ｗと、従来の定電圧駆動制御による電力量Ｗ１との比率（Ｗ／Ｗ１）≒0.64となり、本発明による電力消費量が大きく低減できることが理解されるであろう。
【００５４】
さらに、モータ２が定速回転している時間は、遊技者がストップボタンを押すまでの時間であって、区々であるが、起動時の所要時間より遥かに長い。通常、遊技者はリール１を１回転以上回転させた後に停止ボタン３を押すから、本発明に本発明によれば、定速動作時におけるモータ２の消費エネルギーを益々低減できることになる。
【００５５】
なお、停止動作時においては、３相励磁による停止動作を実行するようにしても、リール１は円滑に停止できることは、従来技術と同様である。
【符号の説明】
【００５６】
１リール
２モータ
３ストッパボタン
１０モータ制御装置（駆動制御装置）
１１メインＣＰＵ
１３起動スイッチ
１４リール停止信号回路
１５定電流駆動回路
１６定電流値変更回路
１７定電流動作キャンセル回路
【図１】
0005508623.tif 000002
【図２】
0005508623.tif 000003
【図３】
0005508623.tif 000004
【図４】
0005508623.tif 000005