DE102009010084A1

DE102009010084A1 - Antrieb für einen kreisförmigen Umlaufkörper eines Unterhaltungsgerätes

Info

Publication number: DE102009010084A1
Application number: DE200910010084
Authority: DE
Inventors: Thomas Faul; Michael Rudolf Luft
Original assignee: NSM Loewen Entertainment GmbH
Current assignee: Loewen Entertainment GmbH
Priority date: 2009-02-21
Filing date: 2009-02-21
Publication date: 2010-09-30
Also published as: EP2221784A1

Abstract

Ein Antrieb eines kreisförmigen Umlaufkörpers (2) einer rechnergesteuerten Spieleinrichtung eines, insbesondere geldbetätigten, Unterhaltungsgerätes umfasst ein variabel magnetisierbares Statorteil (3) und ein permanent magnetisches Rotorteil (7), das mit dem Umlaufkörper (2) verbunden ist, wobei das Statorteil (3) berührungslos mit dem Rotorteil (7) zusammenwirkt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb eines kreisförmigen Umlaufkörpers einer rechnergesteuerten Spieleinrichtung eines, insbesondere geldbetätigten, Unterhaltungsgerätes und ein Unterhaltungsgerät mit einem Antrieb.
Unterhaltungsgeräte sind in den verschiedensten Ausführungsformen bekannt und umfassen meistens eine Symbolspieleinrichtung, die in der Regel drei als Walzen oder Scheiben ausgebildete Umlaufkörper besitzt. Auf der von außen durch Ablesefenster einsehbaren Oberfläche tragen die Umlaufkörper Symbole. Die von jeweils einem Schrittmotor angetriebenen Umlaufkörper werden nacheinander stillgesetzt und nachdem alle Umlaufkörper zum Stillstand gekommen sind, gibt die in den Ablesefenstern angezeigte Symbolkombination einen Gewinn oder Verlust an. In unterschiedlicher Höhe werden Geld und/oder Sonderspielgewinne oder dergleichen in Aussicht gestellt. Als problematisch erweist sich die Anordnung des Schrittmotors im Zentrum jedes Umlaufkörpers, da diese den Konstrukteur in seiner Gestaltungsfreiheit beeinträchtigt.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb und ein Unterhaltungsgerät der eingangs genannten Art zu schaffen, der bzw. das dem Konstrukteur bei einem einfachen Aufbau neue Gestaltungsmöglichkeiten ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Antrieb dadurch gelöst, dass ein variabel magnetisierbares Statorteil vorgesehen und ein permanent magnetisches Rotorteil mit dem Umlaufkörper verbunden ist, wobei das Statorteil berührungslos mit dem Rotorteil zusammenwirkt.
Da aufgrund dieser Maßnahmen der gesamte Antrieb peripher angeordnet der Platz im Zentrum des Umlaufkörpers nicht durch einen Motor belegt ist, steht dieser Ort für neue Gestaltungsmöglichkeiten zur Verfügung. Beispielsweise können Projektions- und oder Beleuchtungseinrichtungen installiert werden, die eine Animation der Umlaufkörper ermöglichen und für ein attraktives und abwechselungsreiches optisches Erscheinungsbild sorgen. Im Weiteren ist durch den berührungslosen Antrieb die Lautstärke gegenüber einem Direktantrieb wesentlich reduziert und die Verschleißfestigkeit erhöht, da keine Schleifer wie bei üblichen Elektromotoren vorhanden sind.
Bevorzugt weist das Statorteil mindestens zwei variabel magnetisierbare Spulen auf, die insbesondere ein magnetisches Wanderfeld erzeugen. Die statorseitigen Spulen sind in einem bestimmten Winkel zueinander versetzt und variabel, d. h. beispielsweise zur Ausbildung eines magnetischen Wanderfeldes, nacheinander bestrombar, d. h. mit Strom beaufschlagbar, und somit in ihrer Polung festlegbar. Nach einer kurzen Bestromung dieser Spulen erfolgt eine Umpolung. Hierdurch wird das wandernde Magnetfeld erzeugt und ein Drehmoment auf das Rotorteil ausgeübt. Selbstverständlich können auch mehr als zwei Spulen mit nahezu beliebig breiten magnetischen Polen vorgesehen werden. Die Detektion der jeweils aktuellen Position des Rotorteils kann sensorlos mit Hilfe der jeweils entstehenden Gegenspannung vorgenommen werden. Um aber eine auswertbare Gegenspannung entstehen zu lassen, ist eine bestimmte Mindestdrehzahl des Antriebs erforderlich, die aber bei einem Umlaufkörper einer Spieleinrichtung ohne weiteres erreicht wird, da dieser immer mit einer Mindestdrehzahl betrieben wird, so dass regelmäßig die magnetische Gegenspannung ausgewertet werden kann.
In Ausgestaltung umfasst das Rotorteil umfangsseitig segmentartig angeordnete Permanentmagnete, vorzugsweise Seltene-Erde-Magnete, bevorzugt Neodym-Magnete. Zweckmäßigerweise sind die Permanentmagnete in aufeinander folgenden Segmenten unterschiedlich magnetisiert. Die lediglich randseitig vorhandenen Permanentmagnete, die sowohl in ihren axialen als auch in ihren radialen Abmessungen klein gehalten werden können, wirken sich nicht störend auf die Umlaufkörper aus. Dadurch, dass die Permanentmagnete in aufeinander folgenden Segmenten am Außenumfang des Rotorteils angeordnet sind, ist das insgesamt erzielbare Drehmoment bei entsprechender Gestaltung der damit zusammenwirkenden Spulen des Statorteils relativ groß, wobei der Stromverbrauch verhältnismäßig klein sein kann. Die so genannten Neodym-Magnete bestehen z. B. aus Neodym, Eisen und Bor (Nd₂Fe₁₄B) und weisen eine große Haftkraft bei kleinem Volumen auf.
Vorteilhafterweise weist das Rotorteil umfangsseitig einen Magnetwerkstoff aus einem gummiartigen, flexiblen Kunststoff mit einem eingelagerten Magnetpulver mit hohen Remanenzeigenschaften, insbesondere Bariumferritpulver, auf. Hierbei handelt es sich um ein so genanntes Magnetgummi, das beispielsweise unter der Marke Betaflex^® auf dem Markt erhältlich ist. Im Herstellungsprozess wird dem Magnetwerkstoff die magnetische Vorzugsrichtung in Richtung der Dicke des Magnetwerkstoffs eingeprägt. Der Magnetwerkstoff lässt sich auch im magnetisierten Zustand mit normalen Werkzeugen bearbeiten und ist relativ unempfindlich gegen entmagnetisierende Einflüsse.
Alternativ ist das Rotorteil umfangsseitig gezahnt. Beispielsweise kann der Rotor in der Art eines bei einem Reluktanzmotor verwendeten Rotors ausgeführt sein, der ausgeprägte Pole aus einem weichmagnetischen Material (z. B. Eisen) aufweist, wobei der Stator die Magnetspulen enthält.
Der in der Regel als bürstenlose Gleichstrommaschine ausgebildete Antrieb kann sensorgesteuert sein und besitzt dann mindestens einen Lagesensor, der die Stellung des Rotorteils detektiert, um in Abhängigkeit von der Lage des Rotorteils die Spulen des Statorteils schalten zu können. Zweckmäßigerweise ist mindestens ein Magnetfeld-Sensor vorgesehen, der mit einem Micro-Controller in Verbindung steht. Der Magnetfeld-Sensor erfasst die jeweils aktuelle Position des Rotorteils und diese Information wird zur Ansteuerung der Spulen des Statorteils verwendet, um die va riable Magnetisierung der Spulen des Statorteils zu steuern.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einem geldbetätigten Unterhaltungsgerät dadurch gelöst, dass ein Antrieb nach Anspruch 1 vorgesehen ist, wobei die Umlaufkörper als Walzen oder Scheiben ausgebildet sind.
Durch den umfangsseitigen berührungslosen Antrieb besteht die Möglichkeit, insbesondere im Inneren der Walze eine Beleuchtungs- oder Projektionseinrichtung anzuordnen, um die Walze zu animieren, da lediglich ein Achsstummel zur drehbaren Lagerung der Walze vorgesehen sein muss, der sich aber nicht komplett durch das Innere der Walze erstreckt, wenn die Nabe in einer Flucht mit einer Stirnseite der Walze angeordnet ist.
Zweckmäßigerweise sind die magnetisierbaren Spulen des Statorteils winkelversetzt zueinander an einer Halterung der Spieleinrichtung befestigt. Die Halterung, beispielsweise eine Halteblech, ist ortsfest zu dem Umlaufkörper der Spieleinrichtung in dem Unterhaltungsgerät festgelegt.
Damit sich die Magnete nicht optisch störend auf das Erscheinungsbild des Unterhaltungsgerätes auswirken, ist vorteilhafterweise das randseitige Rotorteil unter Freilassung von auf dem Umlaufkörper aufgebrachten Symbolen von einer Frontplatte abgedeckt.
Nach einer Weiterbildung ist der Magnetfeld-Sensor an der Halterung der Spieleinrichtung befestigt und steht mit der Spielesteuerung in Verbindung. Die Halterung der Spieleinrichtung bietet zur Anordnung der Sensorik hinreichend Platz und die Kapazität der Spielesteuerung genügt zur Auswertung der Signale des Magnetfeld-Sensors und insbesondere zur anforderungsgemäßen Ansteuerung der Spulen. Vorzugsweise sind zur Positionsdetektion magnetische (Hall-Effekt-Sensoren, Feldplatten), elektrische (Potentiometer) oder optische Positionssensoren vorgesehen.
Zur Feststellung der exakten Lage des Umlaufkörpers relativ zu auf dem Umlaufkörper gebrachten Symbolen weist in Ausgestaltung jeder Umlaufkörper eine detektierbare Markierung auf. Zweckmäßigerweise ist in jeden Umlaufkörper ein mit einer Gabellichtschranke erfassbarer Durchbruch eingearbeitet, wobei die Gabellichtschranke mit der Spielesteuerung in Verbindung steht.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Antriebs eines erfindungsgemäßen Unterhaltungsgerätes und
2 eine vergrößerte Teildarstellung einer Einzelheit nach 1.
Das Unterhaltungsgerät umfasst mehrere als Walzen 1 ausgebildete Umlaufkörper 2, die Bestandteil einer rechnergesteuerten Spieleinrichtung sind, wobei jeder Walze 1 ein separater Antrieb zugeordnet ist. Jeder Antrieb umfasst ein variabel magnetisierbares Statorteil 3, das zwei variabel magnetisierbare Spulen 4 aufweist, deren Pole 5 mit Permanentmagneten 6 zusammenwirken, die umfangsseitig einem Rotorteil 7 zugeordnet sind, das Bestandteil der Walze 1 ist. Die segmentartig angeordneten Permanentmagnete 6 sind in aufeinander folgenden Segmenten unterschiedlich magnetisiert. Die lediglich randseitig vorhandenen Permanentmagnete 6 wirken sich aufgrund ihrer axialen und radialen kleinen Abmessungen nicht störend auf die Walze 1 aus.
An einer Halterung 8 der Spieleinrichtung, die zur drehbaren Lagerung der Walze 1 dient, ist ein Magnetfeld-Sensor 9 angeordnet, der mit einem Micro-Controller gekoppelt ist. Der Magnetfeld-Sensor 9 erfasst die jeweils aktuelle Position der Walze 1 und diese Information wird zur Ansteuerung der Spulen 4 verwendet, um die variable Magnetisierung zu steuern, also die Spulen 4 umzupolen oder stromlos zu schalten.

Claims

Antrieb eines kreisförmigen Umlaufkörpers (2) einer rechnergesteuerten Spieleinrichtung eines, insbesondere geldbetätigten, Unterhaltungsgerätes, dadurch gekennzeichnet, dass ein variabel magnetisierbares Statorteil (3) vorgesehen und ein permanent magnetisches Rotorteil (7) mit dem Umlaufkörper (2) verbunden ist, wobei das Statorteil (3) berührungslos mit dem Rotorteil (7) zusammenwirkt.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorteil (3) mindestens zwei variabel magnetisierbare Spulen (4) aufweist, die insbesondere ein magnetisches Wanderfeld erzeugen.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorteil (7) umfangsseitig segmentartig angeordnete Permanentmagnete (6), vorzugsweise Seltene-Erde-Magnete, bevorzugt Neodym-Magnete, umfasst.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Permanentmagnete (6) in aufeinander folgenden Segmenten unterschiedlich magnetisiert sind.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorteil (7) umfangsseitig einen Magnetwerkstoff aus einem gummiartigen, flexiblen Kunststoff mit einem eingelagerten Magnetpulver mit hohen Remanenzeigenschaften, insbesondere Bariumferritpulver, aufweist.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorteil umfangsseitig gezahnt ist.
Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Magnetfeld-Sensor (9) vorgesehen ist, der mit einem Micro-Controller in Verbindung steht.
Geldbetätigtes Unterhaltungsgerät mit einem Antrieb nach Anspruch 1, wobei die Umlaufkörper (2) als Walzen (1) oder Scheiben ausgebildet sind.
Unterhaltungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die magnetisierbaren Spulen (4) des Statorteils (3) winkelversetzt zueinander an einer Halterung (8) der Spieleinrichtung befestigt sind.
Unterhaltungsgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das randseitige Rotorteil (7) unter Freilassung von auf dem Umlaufkörper (2) aufgebrachten Symbolen von einer Frontplatte abgedeckt ist.
Unterhaltungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetfeld-Sensor (9) an der Halterung (8) der Spieleinrichtung befestigt ist und mit der Spielesteuerung in Verbindung steht.
Unterhaltungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Positionsdetektion magnetische (Hall-Effekt-Sensoren, Feldplatten), elektrische (Potentiometer) oder optische Positionssensoren vorgesehen sind.
Unterhaltungsgerät nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Umlaufkörper (2) eine detektierbare Markierung aufweist.
Unterhaltungsgerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in jeden Umlaufkörper (2) ein mit einer Gabellichtschranke erfassbarer Durchbruch eingearbeitet ist, wobei die Gabellichtschranke mit der Spielesteuerung in Verbindung steht.