JPH11297528A - ソレノイドの駆動方法、ソレノイド装置及び振動発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最大出力電流が小さいドライバを使用しても
巻線に十分に大きな電磁吸引力を発生させるようにす
る。 【解決手段】 ソレノイド装置が、１つのボビンに巻き
付けられた少なくとも２個の巻線１２，１３と、これら
の巻線１２，１３のそれぞれに個々に接続された複数の
出力トランジスタ８，９と、これらの出力トランジスタ
８，９に同一の駆動信号を供給する駆動信号出力回路１
Ａとを有する。これにより、出力電流の小さい出力トラ
ンジスタ８，９を複数使用すれば、最大出力電流が大き
く且つ高価な１個の出力トランジスタ８，９を使用しな
くても、大きなソレノイド負荷を容易に駆動可能にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばゲーム機用
銃模型等に設置されて振動を銃身部に惹起させるソレノ
イドの駆動方法、そのソレノイドを有するソレノイド装
置及びそのソレノイドを利用した振動発生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディスプレイ上にゲーム内容を映像とし
て表示する方式のゲーム装置は、従来から広く知られて
いる。このゲーム装置の中には、例えばディスプレイ上
の映像中の目標を銃模型で射撃し、命中結果を点数で競
うゲーム装置がある。

【０００３】このゲーム装置では、プレイヤが銃模型の
引き金に指を掛けて射撃操作を行ったときに、音声再生
部からの射撃音を銃身部付近又は周辺のスピーカから発
生させており、臨場感が得られるようにしている。一
方、射撃音と共に、銃弾発射時の振動、すなわち反動を
疑似的に銃身部に与えて、プレイヤに銃の射撃操作感が
得られるようにしたものも提案されている。

【０００４】このゲーム機用銃模型は、例えば弾倉部付
近に設けたソレノイド中に、銃身部の一部を固定したプ
ランジャを移動自在に設けたものからなり、ソレノイド
にパルス電流としてのオン、オフ電流を流すことで、プ
ランジャと共にこれに一体の上記銃身部を往復移動、す
なわち振動させるというものである。

【０００５】図６はこのようなゲーム機用銃模型等に使
用される従来のソレノイド装置を示す回路図である。こ
のソレノイド装置は、外部指令、すなわち引き金操作に
より発生する信号にもとづいて駆動信号を出力する駆動
信号出力回路１と、その駆動信号を受けてソレノイド部
３に供給する電力を増幅して出力するドライバ部２とを
有する。

【０００６】そして、上記ドライバ部２は、ドライバと
しての出力トランジスタ４と、この出力トランジスタ４
を駆動する、比較的出力電流が大きく且つ動作速度が速
いトランジスタ・トランジスタロジック（ＴＴＬ）５と
を有する。なお、出力トランジスタ４に関しては、その
ベースがトランジスタ・トランジスタロジック５を介し
て駆動信号出力回路１の出力側に接続され、そしてその
エミッタは接地されている。

【０００７】一方、上記ソレノイド部３は、一端が正電
位の電源端子Ｐに接続され、他端が出力トランジスタ４
のコレクタに接続された巻線６と、この巻線６に並列接
続された逆起電力除去用のダイオード７とを有する。

【０００８】従って、このソレノイド装置では、駆動信
号出力回路１に対して外部指令が入力されたとき、例え
ばゲーム機用銃模型の引き金の操作による操作信号が入
力されたとき、ドライバ部２の出力トランジスタ４のベ
ースには、図２（ａ）に示すようなオン、オフ信号がト
ランジスタ・トランジスタロジック５を介して入力され
る。このため、この出力トランジスタ４のオン時に、電
源端子Ｐからソレノイド部３の巻線６にドライブ電流が
流れる。一方、出力トランジスタ４のオフ時には巻線６
への電流供給が遮断される。この結果、巻線６の電磁吸
引力が強弱に変化し、従ってプランジャが往復移動し、
これによる振動を身体に受けることで、プレイヤには射
撃操作感覚が得られる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のソレノイド装置にあっては、一個の巻線６をドライ
バとしての一個の出力トランジスタ４で駆動するもので
あり、さらに巻線６で得られる電磁吸引力が、出力トラ
ンジスタ４の最大出力電流で決まることから、巻線６
に、より大きな電磁吸引力を発生させる必要がある場合
には、これに対応して最大出力電流が十分に大きく且つ
高価な出力トランジスタ４を用意する必要がある。この
結果、ソレノイド装置全体のコストアップを招くという
問題点があった。

【００１０】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、出力電流が小さいドライバを使用しても巻線
に十分に大きな電磁吸引力を発生させることができるよ
うにすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】（１） 上記の目的を達
成するため、本発明に係るソレノイド駆動方法は、一
つのボビンに少なくとも二個の巻線を設け、これらの
巻線のそれぞれに個々のドライバを接続し、これらの
ドライバに同一の駆動信号を入力することを特徴とす
る。上記ソレノイド駆動方法において、「ボビン」は、
巻線を筒状に巻いて保持するものである。「ドライバ」
は、巻線を励磁する電流又は電力を出力するための、例
えば出力トランジスタによって構成できる。

【００１２】上記ソレノイド駆動方法によれば、出力電
流が比較的小さいドライバ及び巻線を複数用い、各巻線
を一つのボビンに巻くことで、このボビン内を移動する
プランジャには、各ドライバから供給される電流によっ
て各巻線ごとに発生する電磁吸引力が、同時に作用す
る。この電磁吸引力は、一組のドライバ及び巻線で得ら
れる場合の複数倍の大きさとなり、出力電流の小さいド
ライバでも、必要とする電磁吸引力を十分に発生可能に
する。

【００１３】（２） 次に、本発明に係るソレノイド装
置は、一つのボビンに巻き付けられた少なくとも二個
の巻線と、これらの巻線のそれぞれに個々に接続され
た複数のドライバと、これらのドライバに同一の駆動
信号を供給する駆動信号出力回路とを有することを特徴
とする。ここで「駆動信号出力回路」は、例えばゲーム
機用銃模型の引き金操作、すなわち射撃操作を行ったと
きに出力されるスイッチ出力に基づき、矩形波パルス状
の信号、さらに具体的にはオン、オフの繰り返し信号を
ドライバへ駆動信号として出力するパルス出力回路であ
る。

【００１４】上記ソレノイド装置によれば、駆動信号出
力回路から出力される同一レベル、同一周波数の互いに
同期した一対の矩形波パルス状の駆動信号が、それぞれ
複数のドライバに同時に入力されることで、これらの各
ドライバを通して複数の巻線に間欠的に流れる電流パル
スのレベルが小さくても、その複数の巻線が巻かれた一
つのボビン内のプランジャには、二倍以上の電磁吸引力
が作用する。つまり、出力電流の小さいドライバを用い
ても、これを並列使用して同時駆動することにより、ソ
レノイドにはそのドライバを一個使用した場合の複数倍
のパワーが得られることになる。

【００１５】（３） 次に、本発明に係る振動発生装置
は、一つのボビンに巻き付けられた少なくとも二個の巻
線と、上記ボビン内に移動自在に設けられたプランジャ
と、上記巻線のそれぞれに個々に接続された複数のドラ
イバとを有し、そして、これらのドライバに同一のオ
ン、オフ駆動信号を供給することを特徴とする。ここで
「プランジャ」は、少なくとも二個の巻線に同期的に矩
形波のパルスを印加することにより、これらの巻線が発
生する電磁力吸引力を受けて、ボビン内を往復移動する
ものであり、鉄や鉄合金などの強磁性材料の丸棒材等に
よって形成できる。

【００１６】上記構成の振動発生装置によれば、巻線を
含むソレノイド部を例えばゲーム機用銃模型の弾倉部側
に取り付け、一方、プランジャを銃身部側に固定する
と、各ドライバを通じて複数の巻線に同期的に矩形波の
パルス電流、すなわちオン、オフ電流を流した際に、上
記プランジャをソレノイド側に対して、すなわち上記銃
身部を弾倉部に対して十分な力で往復吸引でき、これに
より、射撃時の振動、すなわち反動を疑似的に発生させ
ることができる。この結果、スピーカからの射撃音とも
合わせて、プレイヤに臨場感を与えることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係るソレノイド
装置の一実施形態を示している。このソレノイド装置
は、外部指令に基づいて駆動信号を出力する駆動信号出
力回路１Ａと、その駆動信号出力回路１Ａの出力駆動信
号に基づいてソレノイド部３Ａへの供給電力を増幅して
出力するドライバ部２Ａとを有する。駆動信号出力回路
１Ａは、例えば、図２（ａ）及び（ｂ）に示すような複
数（本実施形態では２個）の駆動信号を出力する。

【００１８】上記ドライバ部２Ａは、ドライバとしての
出力トランジスタ８，９と、これらの出力トランジスタ
８，９を個々に高速駆動するトランジスタ・トランジス
タロジック１０，１１とを有する。従って、各出力トラ
ンジスタ８，９は、トランジスタ・トランジスタロジッ
ク１０，１１を介して駆動信号出力回路１Ａからの個々
の駆動信号を受けて、同一レベル、同一周期にて同期駆
動される。なお、出力トランジスタ８，９に関しては、
それらのベースがトランジスタ・トランジスタロジック
１０，１１を介して駆動信号出力回路１Ａの出力側に接
続され、それらのエミッタは接地されている。また、出
力トランジスタ８，９は、それぞれ図６に示した従来の
出力トランジスタ４と同等の出力電流仕様のもの又は、
より低い出力電流仕様のものが用いられる。

【００１９】一方、上記ソレノイド部３Ａは、一つのボ
ビンに巻き付けられ且つ直列接続された二個の巻線１
２，１３と、これらの巻線１２，１３のそれぞれに並列
接続されたダイオード１４，１５とを有する。これらの
ダイオード１４，１５は、巻線１２，１３に誘起される
逆起電力を除去するために用いられる。

【００２０】また、二つの巻線１２，１３のそれぞれの
一端である共通接続点Ｑは、電源端子Ｐに接続され、そ
の巻線１２，１３の他端は、出力トランジスタ８，９の
各コレクタに個別に接続されている。なお、ここで用い
られる巻線１２，１３もそれぞれ図６に示した従来の巻
線６と同等定格のものが用いられる。

【００２１】なお、上記の二つの巻線１２，１３は、ボ
ビンの外周に、このボビンの径方向にわたって２層に又
はボビンの軸方向にわたって二重に巻き付けられる。な
お、ボビンの径方向に分けて巻き付けられる場合には、
内層側に線径が太く且つ巻数の少ない線材が用いられ、
外層側には線径が細く且つ巻数の多い線材が用いられ
る。

【００２２】上記構成のソレノイド装置では、駆動信号
出力回路１Ａに対し外部指令が入力されたとき、例えば
ゲーム機用銃模型の引き金の操作により操作信号が入力
されたとき、ドライバ部２Ａ内の２つの出力トランジス
タ８，９のベースには、それぞれ、トランジスタ・トラ
ンジスタロジック１０，１１を介して、図２（ａ）及び
（ｂ）に示すような、信号レベル、時間幅、周期が等し
いオン、オフ信号が、同期したタイミングにて入力され
る。

【００２３】このため、２つの出力トランジスタ８，９
は互いに同期する一定のタイミングでオン、オフを繰り
返し、各出力トランジスタ８，９のオン時に、これらの
コレクタ、エミッタを介して、電源端子Ｐからソレノイ
ド部３Ａの各巻線１２，１３に、個別にドライブ電流が
流れる。一方、各出力トランジスタ８，９のオフ時に
は、各巻線１２，１３へのドライブ電流の供給が遮断さ
れる。これにより発生する各巻線１２，１３の電磁吸引
力のオン、オフにより、プランジャが上記ボビン内を往
復移動する。

【００２４】この結果、プレイヤはこの往復移動を身
体、主に上半身に振動として受け、疑似的な射撃振動感
覚が得られる。なお、ゲーム機用銃模型では、巻線１
２，１３を弾倉部側に移動自在に設け、プランジャを銃
身部側に固定することで、上記振動を手で握る弾倉部側
に発生させることができる。これにより射撃振動が効果
的に人の体に伝えられる。

【００２５】以上のように本実施形態では、従来の出力
トランジスタ４（図６参照）と同等の出力電流特性を持
つ二つの出力トランジスタ８，９を用い、これらを従来
と同一レベルの駆動電流で個別に駆動することで、ソレ
ノイド部３Ａ全体として、２つの巻線１２，１３のそれ
ぞれに誘起される電磁力を加えたレベル、すなわち２倍
レベルの吸引力を、一本のプランジャに作用させること
ができる。

【００２６】従って、ソレノイド部３Ａのパワーを上げ
ようとする場合に、大形で高価な単一のドライバ（すな
わち、出力トランジスタ等）を用いることなく、安価で
小電力駆動可能なドライバ（すなわち、出力トランジス
タ等）を複数用いることで、プランジャに大負荷の仕事
を担当させることが可能になる。

【００２７】図４は、上記ソレノイド装置を振動発生装
置として利用するゲーム機用銃模型を示している。ま
た、図３は、そのゲーム機用銃模型を用いたゲーム装置
を示している。同図において、ゲーム装置本体２１の前
面には２個のディスプレイ２２が並列に配置され、それ
らのディスプレイ２２に対向するようにゲーム機用銃模
型２３が設けられる。そしてこれらのゲーム機用銃模型
２３は、握り部２４、トリガとしての引き金２５及び銃
身部２６を有する。

【００２８】このゲーム装置では、プレイヤＭは、ディ
スプレイ２２の画面に映し出された目標を、ゲーム機用
銃模型２３によって狙撃操作することにより、例えばそ
の画面上の目標及び銃身部間で光信号のやりとりを行っ
て、命中結果を点数で競うことができる。なお、図３で
は、１台のゲーム装置本体２１にディスプレイ２２及び
ゲーム機用銃模型２３が２組並置されているが、これら
は１個又は３個以上とすることもできる。

【００２９】図４はゲーム機用銃模型２３に実装される
振動発生装置を、天部のカバー（図示しない）を取り外
して示した平面図である。この振動発生装置は握り部２
４の上部に設けられており、次の構成要素すなわち、強
磁性材の矩形枠２７と、この矩形枠２７内のボビン（図
示しない）に図１に示すような巻線１２，１３が巻き付
けられたソレノイド部３Ａと、矩形枠２７に連接された
コ字状の支持枠２８と、そして上記ボビン内に挿入され
ていてその一部が矩形枠２７及び支持枠２８に設けられ
た挿通孔（図示しない）を貫通する強磁性材からなるプ
ランジャ２９とを有する。

【００３０】プランジャ２９の端部の外周には、ボス部
３０に一対のフランジ３１を有する継手３２が取り付け
られ、この継手３２のボス部３０が、支持枠２８に設け
られた上記挿通孔内に摺動可能とされている。この摺動
は、上記一対のフランジ３１間でのみ可能となってい
る。

【００３１】また、支持枠２８の内側にあるフランジ３
１と矩形枠２７との間にはコイルスプリング３３が設け
られ、これにより、プランジャ２９が銃身部２６側へ向
かって付勢されている。コイルスプリング３３の設置側
とは反対側のプランジャ２９の端部には、銃身部２６の
一端がピン３４により取り付けられ、この銃身部２６の
外周が一対の支持部材３５に挟まれて、ねじ３６により
固定されている。

【００３２】このような振動発生装置では、握り部２４
の上部に配置された上記ソレノイド部３Ａの２つの巻線
１２，１３に、上記のように断続するパルス状のドライ
ブ電流を供給することにより、プランジャ２９を軸方向
に往復移動させることができる。なお、この往復移動の
ストロークは、プランジャ２９に取り付けられた継手３
２の２つのフランジ３１，３１により挟まれた区間であ
る。

【００３３】従って、この区間でプランジャ２９が往復
移動するとき、各フランジ３１が支持枠に交互に衝突す
ることで、衝撃音とともに振動が発生し、その振動が握
り部２４及び銃身部２６に加わる。この場合において、
握り部２４のゲーム装置本体２１への固定方法によっ
て、射撃操作時における反動を人体に強く伝えるように
することができ、これにより実弾射撃と同様の射撃感覚
を得ることができる。

【００３４】また、上記ゲーム機用銃模型２３を持った
図３に示すようなゲーム装置は、基本的に、図５に示す
ような回路を持つ。これによれば、マイクロプロセッサ
４１は、メモリ４２に格納したゲーム特有のアプリケー
ションプログラムに従って、ディスプレイ２２にゲーム
画像を次々に表示し、このゲーム画像中の目標を、ゲー
ム機用銃模型２３により照準して、引き金スイッチ４３
の操作によって光照射し、的中したときの受光回数をカ
ウントすることにより、点数を競わせることができる。

【００３５】このとき、ゲーム機用銃模型２３の引き金
操作、すなわちトリガ操作に応じたスイッチ出力を、入
出力回路４４を介して受けて、マイクロプロセッサ４１
は駆動信号出力回路１Ａに、図２に示すようなオン、オ
フ信号を出力させ、これをドライバ部２Ａで電力増幅し
てソレノイド部３Ａへ出力する。これにより、上記のよ
うな射撃振動及び射撃音をゲーム機用銃模型２３に発生
させることができる。

【００３６】以上、好ましい実施形態を挙げて本発明を
説明したが、本発明はその実施形態に限定されるもので
はなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々に改
変できる。例えば、ソレノイド部３Ａによって、より大
きな負荷を駆動する場合には、巻線を２個以上設けると
共に、これらに個別に駆動電流を供給する出力トランジ
スタ、すなわちドライバも同数設けてもよい。

【００３７】

【発明の効果】本発明に係るソレノイド駆動方法によれ
ば、複数の巻線に、これらにそれぞれ対応して設けた個
々のドライバから同一の駆動信号を供給するだけで、単
独の大容量のドライバを使用しなくても、大容量の負荷
を容易に駆動することができる。また、本発明のソレノ
イド装置では、容量の小さいドライバを複数用いること
で、大容量のドライバを１個用いたものに比べてローコ
ストであるにも拘らず、同等の駆動エネルギを惹き出す
ことができる。さらに、本発明の振動発生装置によれ
ば、複数のドライバへの同一のオン、オフ駆動信号の供
給によって巻線を励磁することにより、１つのプランジ
ャを複数倍の大きなエネルギにて往復移動させることが
でき、これによって、大型化するゲーム機用銃模型等の
射撃操作に伴う振動エネルギを十分に大きくとることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るソレノイド装置を示す回路図であ
る。

【図２】図１における駆動信号出力回路の出力信号を示
すタイミングチャートである。

【図３】本発明に係る振動発生装置を備えたゲーム装置
の一例を示す斜視図である。

【図４】本発明に係るソレノイド装置を用いたゲーム機
用銃模型を一部破断して示す平面図である。

【図５】図３に示すゲーム装置に用いられる電気制御系
の一例を示すブロック図である。

【図６】従来のソレノイド装置の一例を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１Ａ 駆動信号出力回路 ２Ａ ドライバ部 ３Ａ ソレノイド部 ８，９ 出力トランジスタ（ドライバ） １０，１１ トランジスタ・トランジスタロジック １２，１３ 巻線 １４，１５ ダイオード ２１ ゲーム装置本体 ２２ ディスプレイ ２３ ゲーム機用銃模型 ２４ 握り部 ２５ 引き金 ２６ 銃身部 ２９ プランジャ ３２ 継手 ３３ コイルスプリング ４１ マイクロプロセッサ ４２ メモリ ４３ 引き金スイッチ ４４ 入出力回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一つのボビンに少なくとも二個の巻線を
   設け、 これらの巻線のそれぞれに個々のドライバを接続し、 これらのドライバに同一の駆動信号を入力することを特
   徴とするソレノイドの駆動方法。
2. 【請求項２】 一つのボビンに巻き付けられた少なくと
   も二個の巻線と、 これらの巻線のそれぞれに個々に接続された複数のドラ
   イバと、 これらのドライバに同一の駆動信号を供給する駆動信号
   出力回路とを有することを特徴とするソレノイド装置。
3. 【請求項３】 一つのボビンに巻き付けられた少なくと
   も二個の巻線と、 上記ボビン内に移動自在に設けられたプランジャと、 上記巻線のそれぞれに個々に接続された複数のドライバ
   と、 これらのドライバに同一のオン、オフ駆動信号を供給す
   る駆動信号出力回路とを有することを特徴とする振動発
   生装置。