(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のような、定電流回路へのアナログ電圧信号を生成する回路と、駆動タイミング制御回路へのデジタルタイミング信号を生成する回路とを必要とすることなく、回路構成を簡略化したソレノイドアクチュエータを提供する。【解決手段】制御信号生成部４が所定の電圧値と継続時間とを有する矩形波の信号を制御信号４ａとして生成し、駆動制御回路３が、シャント抵抗器５の端子電圧５ａを制御信号４ａの電圧値に一致させるソレノイド電流Ｉｓを制御信号４ａの継続時間中にのみソレノイドコイル２に供給する。【選択図】図１
2012104645.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作軸（１）を駆動するためのソレノイドコイル（２）と、
前記ソレノイドコイル（２）に接続され、前記ソレノイドコイル（２）へのソレノイド電流（Ｉｓ）の供給制御を行うことで前記動作軸（１）の駆動を制御する駆動制御回路（３）と、
前記ソレノイドコイル（２）及び前記駆動制御回路（３）に接続され、前記ソレノイド電流（Ｉｓ）の電流値（４２）に対応する端子電圧（５ａ）を前記駆動制御回路（３）に入力するシャント抵抗器（５）と、
前記駆動制御回路（３）に接続され、制御信号（４ａ）を生成して前記駆動制御回路（３）に入力する制御信号生成部（４）と
を備え、
前記制御信号生成部（４）は、所定の電圧値（４０）と継続時間（４１）とを有する矩形波の信号を前記制御信号（４ａ）として生成し、
前記駆動制御回路（３）は、前記シャント抵抗器（５）の前記端子電圧（５ａ）を前記制御信号（４ａ）の電圧値（４０）に一致させる前記ソレノイド電流（Ｉｓ）を前記制御信号（４ａ）の継続時間（４１）中にのみ前記ソレノイドコイル（２）に供給することを特徴とするソレノイドアクチュエータ。
【請求項２】
前記駆動制御回路（３）は、
前記制御信号生成部（４）及び前記シャント抵抗器（５）に接続され、前記シャント抵抗器（５）の前記端子電圧（５ａ）と前記制御信号（４ａ）の電圧値（４０）と差を示すコンパレータ出力（３０ａ）を前記制御信号（４ａ）の継続時間（４１）中にのみ出力するコンパレータ（３０）と、
前記コンパレータ（３０）、前記ソレノイドコイル（２）、及び直流電圧源（８）に接続され、前記コンパレータ出力（３０ａ）に応じて、前記直流電圧源（８）からの直流電圧（ＶＢ）を用いて前記ソレノイド電流（Ｉｓ）を生成する電流生成部（３１）と
を有することを特徴とする請求項１記載のソレノイドアクチュエータ。
【請求項３】
前記ソレノイドコイル（２）は、前記動作軸（１）が前端面（１０ａ）から突出されたアクチュエータ本体（１０）に内蔵されており、
前記駆動制御回路（３）は、前記駆動制御回路（３）と直流電圧源（８）とを接続するための２本の電源ライン（１２）と、前記駆動制御回路（３）と前記制御信号生成部（４）とを接続するための１本の制御信号ライン（１３）とが設けられた１枚の基板（１１）上に形成されるとともに、前記動作軸（１）の軸方向（１ａ）に沿って前記前端面（１０ａ）とは逆側に位置する前記アクチュエータ本体（１０）の後端面（１０ｂ）上に固定されており、
前記後端面（１０ｂ）には前記基板（１１）を覆うように基板用後蓋（１４）が取付けられるとともに、前記基板用後蓋（１４）からは前記電源ライン（１２）及び前記制御信号ライン（１３）が前記動作軸（１）の径方向（１ｂ）に沿って前記基板用後蓋（１４）の外部へと取り出されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のソレノイドアクチュエータ。
【請求項４】
前記制御信号生成部（４）には、パチンコ台に設けられたハンドルの回転角度を示す指示信号（６）が入力され、
前記制御信号生成部（４）は、前記回転角度が閾値以上である場合に、前記回転角度に応じて設定された電圧値（４０）を有する矩形波の信号を前記制御信号（４ａ）として周期的に生成することを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のソレノイドアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ソレノイドアクチュエータに関し、特に、制御信号生成部が所定の電圧値と継続時間とを有する矩形波の信号を制御信号として生成し、駆動制御回路が、シャント抵抗器の端子電圧を制御信号の電圧値に一致させるソレノイド電流を制御信号の継続時間中にのみソレノイドコイルに供給するように構成することで、回路構成を簡略化でき、コストを低減できるようにするための新規な改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来用いられていたこの種のソレノイドアクチュエータとしては、例えば下記の特許文献１，２等に示されている構成を挙げることができる。すなわち、従来構成では、ソレノイドコイルに流す電流値を制御するための定電流回路と、ソレノイドコイルに電流を流すか否かを制御するための駆動タイミング制御回路とがソレノイドコイルに接続されている。そして、ソレノイドコイルに流す電流値を決定するためのアナログ電圧信号が定電流回路に入力されることで動作軸の駆動力が制御され、ソレノイドコイルに電流を流す期間を決定するためのデジタルタイミング信号が駆動タイミング制御回路に入力されることで、動作軸の駆動期間が制御されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１４０９１号公報
【特許文献２】特開２００３−３８７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来のソレノイドアクチュエータでは、定電流回路と駆動タイミング制御回路との２つの回路を用いて動作軸の駆動力と駆動期間とを制御するので、定電流回路へのアナログ電圧信号を生成する回路と、駆動タイミング制御回路へのデジタルタイミング信号を生成する回路とを、ソレノイドアクチュエータの適用対象毎にそれぞれ準備する必要となる。すなわち、従来構成では、回路構成が複雑になり、部品コストや設計コストが高くなる原因になっている。
【０００５】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、回路構成を簡略化でき、コストを低減できるソレノイドアクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るソレノイドアクチュエータは、動作軸を駆動するためのソレノイドコイルと、ソレノイドコイルに接続され、ソレノイドコイルへのソレノイド電流の供給制御を行うことで動作軸の駆動を制御する駆動制御回路と、ソレノイドコイル及び駆動制御回路に接続され、ソレノイド電流の電流値に対応する端子電圧を駆動制御回路に入力するシャント抵抗器と、駆動制御回路に接続され、制御信号を生成して駆動制御回路に入力する制御信号生成部とを備え、制御信号生成部は、所定の電圧値と継続時間とを有する矩形波の信号を制御信号として生成し、駆動制御回路は、シャント抵抗器の端子電圧を制御信号の電圧値に一致させるソレノイド電流を制御信号の継続時間中にのみソレノイドコイルに供給する。
【０００７】
また、駆動制御回路は、制御信号生成部及びシャント抵抗器に接続され、シャント抵抗器の端子電圧と制御信号の電圧値と差を示すコンパレータ出力を制御信号の継続時間中にのみ出力するコンパレータと、コンパレータ、ソレノイドコイル、及び直流電圧源に接続され、コンパレータ出力に応じて、直流電圧源からの直流電圧を用いてソレノイド電流を生成する電流生成部とを有する。
また、ソレノイドコイルは、動作軸が前端面から突出されたアクチュエータ本体に内蔵されており、駆動制御回路は、駆動制御回路と直流電圧源とを接続するための２本の電源ラインと、駆動制御回路と制御信号生成部とを接続するための１本の制御信号ラインとが設けられた１枚の基板上に形成されるとともに、動作軸の軸方向に沿って前端面とは逆側に位置するアクチュエータ本体の後端面上に固定されており、後端面には基板を覆うように基板用後蓋が取付けられるとともに、基板用後蓋からは電源ライン及び制御信号ラインが動作軸の径方向に沿って基板用後蓋の外部へと取り出されている。
また、制御信号生成部には、パチンコ台に設けられたハンドルの回転角度を示す指示信号が入力され、制御信号生成部は、回転角度が閾値以上である場合に、回転角度に応じて設定された電圧値を有する矩形波の信号を制御信号として周期的に生成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のソレノイドアクチュエータによれば、制御信号生成部が所定の電圧値と継続時間とを有する矩形波の信号を制御信号として生成し、駆動制御回路が、シャント抵抗器の端子電圧を制御信号の電圧値に一致させるソレノイド電流を制御信号の継続時間中にのみソレノイドコイルに供給するので、１つの制御信号により動作軸の駆動力と駆動期間との両方を制御することができ、制御信号を生成するための回路も１つで済ますことができる。これにより、回路構成を簡略化でき、コストを低減できる。
【０００９】
また、駆動制御回路は、制御信号生成部及びシャント抵抗器に接続され、シャント抵抗器の端子電圧と制御信号の電圧値と差を示すコンパレータ出力を制御信号の継続時間中にのみ出力するコンパレータと、コンパレータ、ソレノイドコイル、及び直流電圧源に接続され、コンパレータ出力に応じて、直流電圧源からの直流電圧を用いてソレノイド電流を生成する電流生成部とを有するので、１つの制御信号により動作軸の駆動力と駆動期間との両方をより確実に制御することができ、より確実に回路構成を簡略化できる。
また、ソレノイドコイルは、動作軸が前端面から突出されたアクチュエータ本体に内蔵されており、駆動制御回路は、駆動制御回路と直流電圧源とを接続するための２本の電源ラインと、駆動制御回路と制御信号生成部とを接続するための１本の制御信号ラインとが設けられた１枚の基板上に形成されるとともに、動作軸の軸方向に沿って前端面とは逆側に位置するアクチュエータ本体の後端面上に固定されており、後端面には基板を覆うように基板用後蓋が取付けられるとともに、基板用後蓋からは電源ライン及び制御信号ラインが動作軸の径方向に沿って基板用後蓋の外部へと取り出されているので、据え付け作業を簡略化でき、利用者の利便性を向上させることができる。
また、制御信号生成部には、パチンコ台に設けられたハンドルの回転角度を示す指示信号が入力され、制御信号生成部は、回転角度が閾値以上である場合に、回転角度に応じて設定された電圧値を有する矩形波の信号を制御信号として周期的に生成するので、ハンドル操作に応じた強度でパチンコ球を発射させることができ、より確実にパチンコ球の発射機として適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１によるソレノイドアクチュエータを示す回路図である。
【図２】図１の制御信号とソレノイド電流とを示す説明図である。
【図３】図１のソレノイドアクチュエータを示す側面図である。
【図４】図１のソレノイドアクチュエータを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるソレノイドアクチュエータを示す回路図である。図において、ソレノイドアクチュエータには、動作軸１を駆動するためのソレノイドコイル２が設けられている。周知のように、ソレノイドコイル２に電流が流されることで磁束が発生し、この磁束との磁気作用により動作軸１が駆動される。以下、ソレノイドコイル２に流される電流をソレノイド電流Ｉｓと呼ぶ。
【００１２】
ソレノイドコイル２には、ソレノイドコイル２へのソレノイド電流Ｉｓの供給制御を行うことで動作軸１の駆動を制御するための駆動制御回路３が接続されている。この駆動制御回路３には、制御信号生成部４とシャント抵抗器５とが接続されている。
【００１３】
制御信号生成部４は、例えばマイクロコンピュータ等により構成されたものであり、駆動制御回路３に制御信号４ａを入力するものである。後に図を用いて説明するが、この制御信号４ａは、所定の電圧値４０と継続時間４１とを有する矩形波の信号である（図２参照）。なお、制御信号４ａの電圧値４０及び継続時間４１は、予め設定された固定値であってもよく、少なくとも一方が外部からの指示信号６に基づいて随時変更されてもよい。
【００１４】
シャント抵抗器５は、ソレノイドコイル２に直列に接続された抵抗器である。具体的には、シャント抵抗器５は、ソレノイドコイル２の第１端子２ａとグラウンド７との間に接続されている。このシャント抵抗器５は、ソレノイド電流Ｉｓの電流値に対応する端子電圧５ａを制御信号４ａに入力する。
【００１５】
駆動制御回路３には、コンパレータ３０、電流生成部３１、及びダイオード３２が設けられている。コンパレータ３０は、制御信号生成部４からの制御信号４ａとシャント抵抗器５とを入力とするものであり、シャント抵抗器５の端子電圧５ａと制御信号４ａの電圧値４０と差を示すコンパレータ出力３０ａを出力する。このコンパレータ出力３０ａは、制御信号４ａの継続時間４１中にのみ出力される。
【００１６】
電流生成部３１は、コンパレータ３０、ソレノイドコイル２、及び直流電圧源８に接続された回路であり、コンパレータ３０からのコンパレータ出力３０ａに応じて、直流電圧源８からの直流電圧ＶＢを用いてソレノイド電流Ｉｓを生成するものである。具体的には、電流生成部３１は、ベースＢ１が第１抵抗素子３３を介してコンパレータ３０の出力に接続され、エミッタＥ１がグラウンド７に接続された第１トランジスタ３４と、ベースＢ２が第２抵抗素子３５を介して第１トランジスタ３４のコレクタＣ１に接続され、エミッタＥ２が直流電圧源８に接続され、これらベースＢ２とエミッタＥ２との間に第３抵抗素子３６が接続されるとともに、コレクタＣ２がソレノイドコイル２の第２端子２ｂに接続された第２トランジスタ３７とにより構成されており、コンパレータ出力３０ａが第１トランジスタ３４のベースＢ１に入力されているときに、コンパレータ出力３０ａの信号レベルに応じた電流値のソレノイド電流Ｉｓを第２トランジスタ３７のコレクタＣ２からソレノイドコイル２に供給する。
【００１７】
つまり、コンパレータ３０及び電流生成部３１は、制御信号４ａの電圧値４０をソレノイド電流Ｉｓの目標値とするとともに、端子電圧５ａをソレノイド電流Ｉｓの実績値とするフィードバックループを構成しており、駆動制御回路３は、シャント抵抗器５の端子電圧５ａを制御信号４ａの電圧値４０に一致させるソレノイド電流Ｉｓを制御信号４ａの継続時間４１にのみソレノイドコイル２に供給する。
【００１８】
なお、本実施の形態では、電流生成部３１はダーリントン接続された２つのトランジスタにより構成されているように説明するが、電流生成部を構成するトランジスタの数は任意である。すなわち、電流生成部は少なくとも１つのトランジスタにより構成される。
【００１９】
ダイオード３２は、カソードが第２トランジスタ３７のコレクタＣ２とソレノイドコイル２の第２端子２ｂとの間に接続され、アノードがグラウンド７に接続されたものである。すなわち、ダイオード３２は、ソレノイドコイル２及びシャント抵抗器５に並列に接続された整流素子であり、ソレノイドコイル２で発生する逆起電力から第１及び第２トランジスタ３４，３７を保護するためのものである。
【００２０】
次に、図２は、図１の制御信号４ａとソレノイド電流Ｉｓとを示す説明図である。図中上段に示すように、制御信号生成部４によって生成される制御信号４ａは、所定の電圧値４０と継続時間４１とを有する矩形波の信号である。上述したように、制御信号４ａの電圧値４０及び継続時間４１は、予め設定された固定値であってもよく、少なくとも一方が外部からの指示信号６（図１参照）に基づいて随時変更されてもよい。
【００２１】
上述のように、ソレノイド電流Ｉｓは、制御信号４ａとシャント抵抗器５の端子電圧５ａとの比較に基づいて生成されるので、図中下段に示すように、ソレノイド電流Ｉｓの電流値４２及び発生期間４３は、制御信号４ａの電圧値４０及び継続時間４１に対応される。具体的には、図中上段に示すように制御信号４ａの電圧値４０がＶ１〜Ｖ３と変化されると、図中下段に示すようにソレノイド電流Ｉｓの電流値４２がＩｓ１〜Ｉｓ３と変化される。また、制御信号４ａの継続時間４１にのみ、ソレノイド電流Ｉｓが発生される。
【００２２】
ここで、上述のように、動作軸１は、ソレノイドコイル２にソレノイド電流Ｉｓが流されることにより生じる磁束との磁気作用により駆動されるので、動作軸１の駆動力とソレノイド電流Ｉｓの電流値との間には相関関係（駆動力＝ソレノイドコイル２の巻数×ソレノイド電流Ｉｓの電流値）がある。すなわち、制御信号４ａの電圧値４０を変更することで、ソレノイド電流Ｉｓの電流値４２を変更でき、動作軸１の駆動力を制御できる。また、ソレノイド電流Ｉｓがソレノイドコイル２に供給されているときにのみ動作軸１が駆動されるので、制御信号４ａの継続時間４１を変更することで、動作軸１の駆動期間も制御できる。従って、１つの制御信号４ａにより、動作軸１の駆動力と駆動期間との両方を制御できる。換言すれば、制御信号４ａは、従来構成のアナログ電圧信号とデジタルタイミング信号とを兼ね、駆動制御回路３は、従来構成の定電流回路と駆動タイミング制御回路とを兼ねる。これにより、従来構成に比べて回路構成を簡略化でき、コストを低減できる。
【００２３】
次に、図３は図１のソレノイドアクチュエータを示す側面図であり、図４は図１のソレノイドアクチュエータを示す正面図である。図３及び図４に示すように、動作軸１はアクチュエータ本体１０の前端面１０ａから突出されている。このアクチュエータ本体１０には、ソレノイドコイル２（図１参照）が内蔵されている。
【００２４】
駆動制御回路３及びシャント抵抗器５は、１枚の基板１１上に形成されている。この基板１１には、駆動制御回路３と直流電圧源８とを接続するための２本の電源ライン１２と、駆動制御回路３と制御信号生成部４とを接続するための１本の制御信号ライン１３とが設けられている。制御信号ライン１３が１本とされているのは、本実施の形態のソレノイドアクチュエータが、１つの制御信号４ａにより動作軸１の駆動力と駆動期間との両方を制御できる構成とされているためである。
【００２５】
図３に示すように、基板１１は、動作軸１の軸方向１ａに沿って前端面１０ａとは逆側に位置するアクチュエータ本体１０の後端面１０ｂ上に固定される。また図３に示すように、後端面１０ｂには、基板１１を覆うように基板用後蓋１４が取付けられるとともに、この基板用後蓋１４からは電源ライン１２及び制御信号ライン１３が動作軸１の径方向１ｂに沿って基板用後蓋１４の外部へと取り出されている。すなわち、アクチュエータ本体１０の後端面１０ｂに基板用後蓋１４が取付けられた状態では、あたかも基板１１がアクチュエータ本体１０に内蔵されたかのような外観とすることができる。これにより、本実施の形態のソレノイドアクチュエータを機器に据え付ける際には、２本の電源ライン１２を直流電圧源８に接続し、１本の制御信号ライン１３を制御信号生成部４に接続するだけで、配線を完了させることができる。従って、据え付け作業を簡略化でき、利用者の利便性を向上させることができる。
【００２６】
次に、具体的な適用例について説明する。例えば上述の特許文献２等に示されているように、ソレノイドアクチュエータは、パチンコ台においてパチンコ球を発射させるための発射機に適用されることがある。パチンコ台においては、設置スペースが制限されるため、より小さく設計できるソレノイドアクチュエータの適用が望まれる。すなわち、本実施の形態のソレノイドアクチュエータのように、１つの制御信号４ａにより動作軸１の駆動力と駆動期間との両方を制御でき、回路構成を簡略化できる構成は、パチンコ台においてパチンコ球を発射させるための発射機としての使用に特に適している。
【００２７】
図１に示すソレノイドアクチュエータを発射機として用いる場合には、パチンコ台に設けられたハンドルの回転角度を示す信号が指示信号６として制御信号生成部４に入力される。なお、周知のように、ハンドルとは、パチンコ球の発射を制御するために利用者により操作されるものである。このとき、制御信号生成部４は、回転角度が閾値以上である場合に、この回転角度に応じて設定された電圧値４０を有する矩形波を制御信号４ａとして周期的に生成する。なお、制御信号４ａの継続時間４１及び周期は、予め設定された固定値とされる。このように構成することで、ハンドル操作に応じた強度でパチンコ球を発射させることができ、より確実にパチンコ球の発射機として適用できる。
【００２８】
このようなソレノイドアクチュエータでは、制御信号生成部４が所定の電圧値４０と継続時間４１とを有する矩形波の信号を制御信号４ａとして生成し、駆動制御回路３が、シャント抵抗器５の端子電圧５ａを制御信号４ａの電圧値４０に一致させるソレノイド電流Ｉｓを制御信号４ａの継続時間４１中にのみソレノイドコイル２に供給するので、１つの制御信号４ａにより動作軸１の駆動力と駆動期間との両方を制御することができ、制御信号４ａを生成するための回路も１つで済ますことができる。これにより、回路構成を簡略化でき、コストを低減できる。この構成は、例えばパチンコ台等の設置スペースが制限される適用対象に特に有効である。
【００２９】
また、駆動制御回路３は、制御信号生成部４及びシャント抵抗器５に接続され、シャント抵抗器５の端子電圧５ａと制御信号４ａの電圧値４０と差を示すコンパレータ出力３０ａを制御信号４ａの継続時間４１中にのみ出力するコンパレータ３０と、コンパレータ３０、ソレノイドコイル２、及び直流電圧源８に接続され、コンパレータ出力３０ａに応じて、直流電圧源８からの直流電圧ＶＢを用いてソレノイド電流Ｉｓを生成する電流生成部３１とを有するので、１つの制御信号４ａにより動作軸１の駆動力と駆動期間との両方をより確実に制御することができ、より確実に回路構成を簡略化できる。
【００３０】
さらに、ソレノイドコイル２は、動作軸１が前端面１０ａから突出されたアクチュエータ本体１０に内蔵されており、駆動制御回路３は、駆動制御回路３と直流電圧源８とを接続するための２本の電源ライン１２と、駆動制御回路３と制御信号生成部４とを接続するための１本の制御信号ライン１３とが設けられた１枚の基板１１上に形成されるとともに、動作軸１の軸方向１ａに沿って前端面１０ａとは逆側に位置するアクチュエータ本体１０の後端面１０ｂ上に固定されており、後端面１０ｂには基板１１を覆うように基板用後蓋１４が取付けられるとともに、基板用後蓋１４からは電源ライン１２及び制御信号ライン１３が動作軸１の径方向１ｂに沿って基板用後蓋１４の外部へと取り出されているので、ソレノイドアクチュエータを機器に据え付ける際には、２本の電源ライン１２を直流電圧源８に接続し、１本の制御信号ライン１３を制御信号生成部４に接続するだけで、配線を完了させることができる。これにより、据え付け作業を簡略化でき、利用者の利便性を向上させることができる。
【００３１】
さらにまた、制御信号生成部４には、パチンコ台に設けられたハンドルの回転角度を示す指示信号６が入力され、制御信号生成部４は、回転角度が閾値以上である場合に、回転角度に応じて設定された電圧値４０を有する矩形波の信号を制御信号として周期的に生成するので、ハンドル操作に応じた強度でパチンコ球を発射させることができ、より確実にパチンコ球の発射機として適用できる。
【符号の説明】
【００３２】
１  動作軸
２  ソレノイドコイル
３  駆動制御回路
４  制御信号生成部
４ａ  制御信号
５  シャント抵抗器
５ａ  端子電圧
６  指示信号
８  直流電圧源
１０  アクチュエータ本体
１０ｂ  後端面
１０ａ  前端面
１１  基板
１２  電源ライン
１３  制御信号ライン
１４    基板用後蓋
３０  コンパレータ
３０ａ  コンパレータ出力
３１  電流生成部
４０  電圧値
４１  継続時間
Ｉｓ  ソレノイド電流
ＶＢ  直流電圧
【図１】
2012104645.tif 000003
【図２】
2012104645.tif 000004
【図３】
2012104645.tif 000005
【図４】
2012104645.tif 000006