JPH07112058A - 遊戯機の球発射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 可動部がなく振動、衝撃、騒音のない遊戯機
の球発射装置を提供することを目的とする。 【構成】 磁性体からなる球１４に磁界による力を与え
て球１４を発射させる中空１６を有する駆動コイル１５
と、この駆動コイル１５に接続され角度センサ１８の操
作に応じて通電量と通電時間を制御する制御回路１７と
で構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパチンコ機等の遊戯機の
球発射装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２９，図３０に従来の方式の遊戯機の
球発射装置の２例を示す。

【０００３】図２９の従来例１では、ギアードモータ１
を回転させ、軸に接続されたリリーズ羽根２によりハン
マー３を駆動用コイルばね４に逆らって押し上げ、ハン
マー３側の爪が外れる角度でハンマー３がリリースされ
て、駆動用コイルばね４の力で球５を叩いて発射させる
仕組みである。駆動用コイルばね４はハンドル６に連結
されており、ハンドル６の設定角度により、駆動用コイ
ルばね４の引張り力が制御されるので球５の発射速度が
可変できるようになっている。この方式の欠点は、リリ
ーズ羽根２の形状およびハンマー３が叩く球５の芯から
のずれ、あるいは駆動用コイルばね４のへたり度合によ
って、球５の発射速度のバラツキが大きく、また、球５
を打ち出す単位時間当りの数が、キアードモータ１の回
転数に依存することにある。

【０００４】更に、機械的振動や衝撃がハンドル６を伝
わってくるのでフィーリングに悪影響を与える欠点も有
す。

【０００５】また、図３０の従来例２では、ＣＰセンサ
７によって制御される制御回路８で駆動されるソレノイ
ドコイル９の中央に一端にばね１０を接続して常に一方
向に付勢されるプランジャー１１を配置し、このプラン
ジャー１１の他端に取付けたスプリング１２で、ソレノ
イドコイル９により駆動されるプランジャー１１によっ
て球１３を発射する構成となっており、前記の欠点はか
なり改善されてはいるものの、スプリング１２が叩く球
１３の芯のずれおよび、プランジャー１１の価格が高い
等の欠点が残るものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来例の問題点
を以下にまとめると、 （ａ）ハンマーで球を叩くことによる球の飛び方のバラ
ツキ、騒音や振動の発生が存在する。

【０００７】（ｂ）従来方式は可動部があるため、機械
的磨耗を補正するためのメンテナンス、個片部品の増大
によるコストの増大、および騒音、振動の発生がある。

【０００８】本発明は以上のような従来の欠点を除去
し、可動部がなく振動や衝撃、さらに騒音のない安定し
た動作を行う遊戯機の球発射装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、磁性体からなる球に磁界による力を与えて
球を発射させる中空状の駆動コイルと、この駆動コイル
に接続され角度センサの操作に応じて通電量を通電時間
を制御する制御回路とから構成されている。

【００１０】

【作用】上記構成とすることにより、プランジャーやハ
ンマーを使用せずに球を発射することができ、振動、衝
撃、騒音がなく安定した球の発射が実現できることにな
る。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。

【００１２】まず、本発明の基本構成について図１を用
いて説明する。図１において、１４は磁性体からなるパ
チンコ球などの球、１５はこの球１４を走行させる中空
１８を有する駆動コイル、１７はこの駆動コイル１５に
印加する電流や電流の印加時間を制御する制御回路、１
８はこの制御回路１７を制御する角度センサである。

【００１３】このような構成で角度センサ１８を操作者
が所定角度回転させると、その回転角度に応じた信号が
制御回路１７に印加され、その信号に基づいて制御回路
１７から駆動コイル１５に通電量、通電時間が決められ
て電圧が印加される。この電圧の印加によって駆動コイ
ル１５に磁界が発生し、駆動コイル１５の中空１６の一
端部に位置する球１４に磁力が働いて球１４を駆動コイ
ル１５の中空１６他端方向に走行させ、球１４が駆動コ
イル１５の中空１６の中間部まできたときに駆動コイル
１５への通電が遮断されて球１はその勢いを保って駆動
コイル１５の中空１６の他端から発射されることにな
る。

【００１４】次に駆動コイル１５に通電したときの駆動
コイル１５の軸上の磁界分布は図２に示すようになる。
駆動コイル１５の長さを２ｌ、中空１６の半径をｒ、駆
動コイル１５の巻線密度をｎ、駆動コイル１５に印加さ
れる電流をＩとすると磁界Ｈは（数１）のようにして得
られる。

【００１５】

【数１】

【００１６】また、磁性体からなる球１４を駆動コイル
１５の中空１６の一端に配置したとき、上記磁界によっ
て球１４に働く力Ｆは、球１４の磁気モーメントをｍｘ
とすると（数２）となる。

【００１７】

【数２】

【００１８】なお、（数２）において、ｘｅは球１４の
磁化率、ｖは球１４の体積を示している。

【００１９】この結果を球１４と関連させて示すと図３
のようになり、駆動コイル１５に直流電流を流した状態
では、球１４は駆動コイル１５の中空１６の一端部から
吸込まれて駆動コイル１５の中心で釣り合うことにな
る。つまり、図３の領域Ａから右方向に入った球１４
は、駆動コイル１５の中心部を通り過ぎて領域Ｂに入
り、速度を落しながら最後に駆動コイル１５の中心部に
落ちつくことになる。

【００２０】上記球１４の動きの半サイクルを解析する
と、球１４の得る運動エネルギーと、磁界Ｈが球１４に
及ぼす力Ｆがなす仕事量が等しいことから、古典力学に
よれば球１４のもつ速度は位置の関数となり、 ｖ＝Ｋ・Ｈ となる。ここでｖは球１４の速度（ｍ／ｓ）、Ｈは磁界
（ＡＴ／ｍ）、Ｋは球１４の磁化率と密度で決まる定数
である。

【００２１】この関係を図４に示す。図４に示すように
球１４は駆動コイル１５の中空１６の中心部で最大速度
になるため、この時点に球１４がきたとき電流の供給を
遮断すれば、球１４は与えられるエネルギーを最大限に
吸収して最大速度で中空１６から飛び出していく。その
電流の遮断タイミングを駆動コイル電流波形で示す。

【００２２】その遮断タイミングをとるための実施例と
しては、図５に示すようにコイルボビン１９に駆動コイ
ル１５を巻回したものを２個用意し、この２つに分割さ
れた駆動コイル１５ａ，１５ｂの間に球検知用センサ２
０を配置した構成の駆動コイル１５とし、この駆動コイ
ル１５に接続される制御回路１７に球検知用センサ２０
の信号を印加して制御回路１７を動作させる。球検知用
センサ２０としては、ＬＥＤとフォトカプラで構成した
り、光ファイバーとフォトカプラで構成したり、検知コ
イルで構成したり、駆動コイル１５に交流を重畳させて
駆動コイル１５のインダクタンス変化を取出す構成、ホ
ール素子、磁気抵抗素子を用いてもよい。

【００２３】この制御回路１７は図６に示すようにダイ
オード２１と並列に接続された駆動コイル１５にコレク
タを接続される駆動用トランジスタ２２と、この駆動用
トランジスタ２２のベースに抵抗２３を介して角度セン
サ１８に接続される端子２４と、同じく駆動用トランジ
スタ２２のベースにコレクタを接続される増幅用トラン
ジスタ２５と、この増幅用トランジスタ２５のベースに
球検知用センサ２０の出力を受ける端子２６を備えた構
成となっている。

【００２４】このような構成で、駆動用トランジスタ２
２が角度センサ１８の信号によってオンされると駆動コ
イル１５には駆動電源２７から電力が供給されて駆動コ
イル１５は磁界を発生する。この駆動コイル１５の磁界
発生によって駆動コイル１５の一端側に供給された球１
４は駆動コイル１５の中空１６に吸込まれる。この駆動
コイル１５の中央部を球１４が通過すると球検知用セン
サ２０に出力が発生し、その出力信号は制御回路１７の
端子２６に印加され増幅用トランジスタ２５でその信号
は増幅されて駆動用トランジスタ２２のベースに印加さ
れ、駆動用トランジスタ２２をオフにして駆動コイル１
５への駆動電源２７からの電力の供給を遮断する。

【００２５】このときの駆動コイル１５の電流Ｉｃ、駆
動用トランジスタ２２のベース電流、増幅用トランジス
タ２５のベース電流は図７（ａ），（ｂ），（ｃ）のよ
うになる。

【００２６】上記実施例では、制御回路１７としてトラ
ンジスタを用いる例について説明したがサイリスタを用
いて構成することもできることは明らかである。

【００２７】以上が本発明の基本構成並びにその原理的
動作であるが以下に実用化するに当ってのエネルギーの
強化およびエネルギーの制御構成について説明する。

【００２８】上記図６で示したように駆動コイル１５に
ダイオード２１を並列に接続した構成を示したが、これ
は駆動コイル１５への電流の供給を遮断するとき駆動コ
イル１５の逆起電力によるトランジスタの電圧破壊を防
止するためフライホィール電流を供給するためのもので
ある。この場合駆動用トランジスタ２２に図８に示すよ
うにベース電流が流れたとすると駆動コイル１５に流れ
る電流ｉは電流遮断にｔｄの遅れが発生する。このた
め、球１４には電磁制動が働くため遅れｔｄに相当する
分だけ遮断タイミングを早める必要が生じる。

【００２９】すなわち、遮断タイミングを早めるには遮
断時間を早めるか、球１４の検出位置を前にずらせばよ
いことになる。この遮断時間を早める場合には、駆動用
トランジスタ２２のベースに加える電流の通電時間、す
なわち図９に示すようにパルス幅をｔｄ分だけ予め短く
補正すればよい。

【００３０】また、球１４の検出位置を前にずらす場合
は、図１０に示すように球検知センサ２０の位置をΔｘ
＝ｖ・ｔｄだけ球１４の進行と逆の方向にずらせて設置
すればよい。

【００３１】さらに、駆動コイル１５が図１１に示すよ
うに空心コイルの場合、この駆動コイル１５に貯えられ
る磁気エネルギーは、駆動コイル１５の中空１６側と外
側では等しく、駆動コイル１５の内側の中空１６に発生
する磁界によるエネルギー効率は１／２である。なお、
図１１において内側エネルギーＷ_iと外側エネルギーＷ_o
は等しいものとなっている。

【００３２】ところで、図１２に示すように駆動コイル
１５の外側に透磁率の大きい磁性体２８で囲うと、駆動
コイル１５の外側の磁束はほとんど磁性体２８を通って
帰還されるため、外側エネルギーＷ_oは、 Ｗ_o＝１／２ＢＨ_o＝０ となり、駆動コイル１５に与えられる外部エネルギーＷ
_oはほとんど駆動コイル１５の内部エネルギーＷ_iとな
る。つまり、駆動コイル１５の外側をシールドすること
により、球１４に加えるエネルギーが約２倍にできるこ
とになり、球１４の速度に換算すれば約√２倍の速度が
得られることになる。

【００３３】この駆動コイル１５を用いた球発射装置は
図１３に示すようになり、この場合、球１４の発射の速
度を同等とすると、図１に示した駆動コイル１５に比較
して巻数として約半分にすることができ、コスト面で有
利にすることができる。

【００３４】次に他の実施例について図１４を用いて説
明する。すなわち、駆動コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ
を鍔付ボビン１９上に巻回して同軸上に並べて外側に磁
性体２８を被せ、それぞれの駆動コイル１５Ａ，１５
Ｂ，１５Ｃを制御回路１７で個別に駆動制御し、球１４
を駆動コイル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃに進むにつれて加
速して行き、球１４に大きな速度が与えられるようにし
たものである。

【００３５】このマルチ駆動コイルを用いたものの動作
について図１５を用いて説明する。図１５においてｉ₁
は駆動コイル１５Ａに印加される電流波形、ｉ₂は駆動
コイル１５Ｂに印加される電流波形、ｉ₃は駆動コイル
１５Ｃに印加される電流波形であり、３個の駆動コイル
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを順次通電−遮断させて効率的
に球１４の速度を上げようとするものである。

【００３６】また、上記マルチ駆動コイル１５Ａ〜１５
Ｃの制御回路１７は図１６に示すようになり、各駆動コ
イル１５Ａ〜１５Ｃにはそれぞれ駆動用トランジスタ２
２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃが接続され、この３つの駆動用ト
ランジスタ２２Ａ，２２Ｂ，２２ＣはＳ₁〜Ｓ₃からなる
シフトレジスタ２９によってオン，オフ制御されること
になる。このシフトレジスタ２９はＳ₁〜Ｓ₃に図１７に
示すような信号を発生させるように構成され、このシフ
トレジスタ２９の信号に応じて駆動用トランジスタ２２
Ａ〜２２Ｃが制御され、駆動コイル１５Ａ〜１５Ｃが上
述のように動作する。

【００３７】さらに磁気シールドの他の例としては図１
８に示すように、駆動コイル１５の外周と両端面を被う
ような磁性体３０とし、駆動コイル１５の中空１６に対
応する部分には開口３１を形成した構成として、駆動コ
イル１５の端面の漏洩磁束を減少させ、内部に貯える磁
気エネルギーを増大させるようにしたものである。

【００３８】次に球１４の速度を制御する方法について
説明する。駆動コイル１５の中空１６における球１４の
速度はすでに図４を用いて説明したが、さらに詳しく説
明すると図１９のようになる。すなわち、駆動コイル電
流と軸上の位置（もしくは時間）の関数を示したのが図
１９で、通電のパルス幅もしくは電流Ｉを１０Ａ，２０
Ａ，３０Ａのように制御することにより速度をｖ₁〜ｖ₄
まで変化させることができる。

【００３９】パルス幅制御の実施例としては、図２０に
示すようにモノマルチバイブレータ３２を用い、このモ
ノマルチバイブレータ３２にトリガーパルスを印加する
とともに角度センサ１８としての角度検知用ポテンショ
メータの操作量で駆動コイル１５の駆動用トランジスタ
２２に印加するパルス幅を制御することができる。

【００４０】また、図２１に示すようにトリガーパルス
Ｖ₁を印加されるバイステーブル３３の出力Ｖ₂と、角度
センサ１８の角度検知用ポテンショメータに接続される
ＶＦＯ３４の出力Ｖ₃をアンド回路３５で合成し、その
出力Ｖ₄をバイステーブル３６に印加し、このバイステ
ーブル３６の出力Ｖ₅で駆動用トランジスタ２２を制御
するものである。

【００４１】さらに図２２に示すようにトリガーパルス
を印加されるバイステーブルモノマルチバイブレータ３
７をカウンタ３８に接続し、角度センサ１８の角度検知
用ポテンショメータに接続されたＡ／Ｄ回路３９をカウ
ンタ３８に接続するとともにクロックパルスをカウンタ
３８に印加し、このカウンタ３８の出力で駆動用トラン
ジスタ２２を制御することもできる。

【００４２】駆動コイル１５の電流制御については、図
２３に示すように駆動コイル１５に安定化電源４０を介
して角度センサ１８としての角度検知用ポテンショメー
タを接続し、駆動コイル１５に対する電流の印加、遮断
は駆動用トランジスタ２２で行うようにしてもよい。

【００４３】また、図２４に示すように定電圧電源４１
と駆動コイル１５間にコンデンサ４２を接続し、このコ
ンデンサ４２にチャージした電荷を１発毎にディスチャ
ージさせるようにして定電圧電源４１が小容量ですむよ
うに構成することもできる。

【００４４】次にさらに他の実施例を説明する。図２５
に示すように同軸上に分割ボビン１９を用いて駆動コイ
ル１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを図のように配置しておく。
ここで駆動コイル１５Ａおよび１５Ｂは加速用コイル
で、駆動コイル１５Ｃは球１４の速度を補正するための
コイルとする。駆動コイル１５Ａ，１５Ｂ間に配置され
たセンサ、ここではフォトカブラーを例にとり、４３が
送信側センサ、４４は受信側センサを示す。例えば送信
側センサ４３がＬＥＤ、受信側センサ４４がフォトダイ
オード等である。

【００４５】同図に示すように、センサ出力は図２６に
示すように球１４の半径ｒと球速ｖに依存したパルスと
なり、半径ｒは既知であるからｖはｔ₂−ｔ₁より容易に
算出できる。

【００４６】球速は、種々の要因により図２７の速度曲
線Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃のようにバラツキがあるが、これを同
図に示すように駆動コイル１５Ｃが加減速して所定の速
度に自動的に補正する。

【００４７】その具体例を図２８に示す。図中、センサ
入力はパルス幅で速度情報を提供するので、駆動コイル
１５Ｃにはその制御内容に応じた信号に変える変換回路
４５を示している。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、通常
の球発射装置における可動部がないので、振動、衝撃や
騒音がなく、機械的磨耗もないので、メンテナンスフリ
ーである。更にハンマーのブレ等によって球の芯を外し
て叩く不具合も原理的にないので、常に安定した球の飛
びが実現できる。また単位時間当りの発射回数は電子回
路でクロック発振に水晶又はセラミック発振子を使えば
精度良く設定できる。また、構成部品もシンプルになる
ので低価格が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の遊戯機の球発射装置の一実施例を示す
概念図

【図２】同駆動コイルの磁界分布と球に働く力を示す説
明図

【図３】同球の位置と受ける力を示す説明図

【図４】同球の速度を示す説明図

【図５】同駆動コイルの具体構成を示す断面図

【図６】同制御回路を示す回路図

【図７】同制御回路と駆動コイルに印加される電流の波
形図

【図８】同駆動コイルのフライホィール電流を示す波形
図

【図９】同フライホィール電流の補正を示す波形図

【図１０】同じくフライホィール電流の補正のための駆
動コイルの構成を示す断面図

【図１１】同駆動コイルの磁束を示す説明図

【図１２】駆動コイルの他の例を示す断面図

【図１３】他の駆動コイルを用いた遊戯機の球発射装置
の概念図

【図１４】他の駆動コイルの例を示す断面図

【図１５】図１４の駆動コイルの動作を示す説明図

【図１６】同制御回路の回路図

【図１７】同電流波形図

【図１８】さらに他の例を示す駆動コイルの断面図

【図１９】駆動コイルに印加する電流と球の速度の関係
を示す説明図

【図２０】（ａ），（ｂ）駆動コイルのパルス幅制御例
の回路図と電圧波形図

【図２１】（ａ），（ｂ）他の駆動コイルのパルス幅制
御例を示す回路図と電圧波形図

【図２２】（ａ），（ｂ）さらに他の駆動コイルのパル
ス幅制御例を示す回路図と電圧波形図

【図２３】駆動コイルの電流の制御例を示す回路図

【図２４】他の駆動コイルの電流の制御例を示す回路図

【図２５】速度補正機能をもった駆動コイルの断面図

【図２６】同図２５のセンサの出力を示す波形図

【図２７】同図２５の駆動コイルを用いた球の速度を制
御する状態を示す説明図

【図２８】同じく図２５の駆動コイルの制御回路を示す
回路図

【図２９】従来の遊戯機の球発射装置を示す概略図

【図３０】他の従来の遊戯機の球発射装置を示す概略図

【符号の説明】

１４ 球 １５ 駆動コイル １６ 中空 １７ 制御回路 １８ 角度センサ １９ ボビン ２０ 球検知用センサ ２１ ダイオード ２２ 駆動用トランジスタ ２３ 抵抗 ２５ 増幅用トランジスタ ２８ 磁性体 ２９ シフトレジスタ ３０ 磁性体 ３１ 開口 ３２ モノマルチバイブレータ ３３，３６ バイステーブル ３４ ＶＦＯ ３５ アンド回路 ３７ バイステーブルモノマルチバイブレータ ３８ カウンタ ３９ Ａ／Ｄ回路 ４０ 安定化電源 ４１ 定電圧電源 ４２ コンデンサ ４３，４４ センサ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性体からなる球に磁界による力を与え
   て球を発射させる中空状の駆動コイルと、この駆動コイ
   ルに接続され角度センサの操作に応じて通電量と通電時
   間を制御する制御回路とから構成される遊戯機の球発射
   装置。
2. 【請求項２】 制御回路として、球が駆動コイルのほぼ
   中空部にきたときにこの駆動コイルへの通電を遮断する
   ように制御するようにした請求項１記載の遊戯機の球発
   射装置。
3. 【請求項３】 駆動コイルの中間部に球検知用センサを
   設け、この球検知用センサの検出信号で制御回路を介し
   て駆動コイルの通電を遮断するようにした請求項２記載
   の遊戯機の球発射装置。
4. 【請求項４】 駆動コイルに発生するフライホィール電
   流を補正する手段を設けた請求項２記載の遊戯機の球発
   射装置。
5. 【請求項５】 駆動コイルの外周を磁性体で被った請求
   項１記載の遊戯機の球発射装置。
6. 【請求項６】 駆動コイルを複数個同軸上に配置し、球
   の通過にともなって順次通電を制御するように構成した
   請求項１記載の遊戯機の球発射装置。
7. 【請求項７】 駆動コイルの中空を走行する球の発射速
   度を制御する機能を制御回路にもたせた請求項１記載の
   遊戯機の球発射装置。
8. 【請求項８】 複数の駆動コイルの球の発射側の駆動コ
   イルを球発射速度の補正コイルとした請求項６記載の遊
   戯機の球発射装置。