JP2013126480A - アクチュエーター、マッサージデバイス、およびマッサージ機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ソフトなマッサージ感を付与することが可能なアクチュエーター、マッサージデバイス、およびマッサージ機器を提供する。
【解決手段】制御部８２は、ＰＷＭ方式のスイッチング制御によりコイルに供給する基礎電力の大きさを制御することで、基礎電力の大きさをなめらかに増加または減少させる。また、制御部８２は、コイルに基礎電力を供給するとき、ＰＷＭ方式のスイッチング制御によりコイルに供給する基礎電力のデューティー比を変化させることで、振動成分を含む付加電力を基礎電力に重畳する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コイルと、コイルへの通電にともない磁力を生じる固定子と、固定子が生じる磁力の変化に応じて固定子に対して接近または離間する可動子と、固定子と可動子との間に位置するとともに内部に流体を有する袋状体と、コイルに供給する電力の大きさを制御する制御部とを有するアクチュエーター、マッサージデバイス、およびマッサージ機器に関する。

特許文献１は、上記アクチュエーターの一例を開示している。このアクチュエーターの制御部は、押圧力を発生させるとき、コイルに印加する電圧を「０」から所定電圧まで増加させる。

特開２０１０−２２７２５７号公報

上記アクチュエーターにおいては、押圧力を発生させるとき、コイルに印加される電圧が急激に増加する。また、発生した押圧力を小さくするとき、コイルに印加される電圧が急激に減少する。このため、ソフトなマッサージ感を付与することが難しい。

本発明は、上記課題を解決するため、ソフトなマッサージ感を付与することが可能なアクチュエーター、マッサージデバイス、およびマッサージ機器を提供することを目的とする。

・本発明のアクチュエーターは、コイルと、前記コイルへの通電にともない磁力を生じる固定子と、前記固定子が生じる磁力の変化に応じて前記固定子に対して接近または離間する可動子と、前記固定子と前記可動子との間に位置するとともに内部に流体を有する袋状体と、前記コイルに電力を供給する電力供給状態および前記コイルに電力を供給しない通電停止状態を切り替える制御部とを有し、前記袋状体は、前記固定子に対する前記可動子の移動にともない前記固定子に対して変位する変位部を有し、前記制御部は、前記アクチュエーターの出力である押圧力を前記変位部の変位により発生させるために前記コイルに供給する電力を基礎電力として、前記基礎電力の大きさを増加または減少させるとき、前記基礎電力をなめらかに変化させることを特徴とする。

・上記アクチュエーターにおいて、前記制御部は、前記コイルに前記基礎電力を供給するとき、振動成分を含む付加電力を前記基礎電力に重畳することが好ましい。
・本発明のアクチュエーターは、コイルと、前記コイルへの通電にともない磁力を生じる固定子と、前記固定子が生じる磁力の変化に応じて前記固定子に対して接近または離間する可動子と、前記固定子と前記可動子との間に位置するとともに内部に流体を有する袋状体と、前記コイルに電力を供給する電力供給状態および前記コイルに電力を供給しない通電停止状態を切り替える制御部とを有し、前記袋状体は、前記固定子に対する前記可動子の移動にともない前記固定子に対して変位する変位部を有し、前記制御部は、前記アクチュエーターの出力である押圧力を前記変位部の変位により発生させるために前記コイルに供給する電力を基礎電力として、前記コイルに前記基礎電力を供給するとき、振動成分を含む付加電力を前記基礎電力に重畳することを特徴とする。

・上記アクチュエーターにおいて、前記制御部は、前記基礎電力の大きさを増加または減少させるとき、前記基礎電力をなめらかに変化させることが好ましい。
・上記アクチュエーターにおいて、前記制御部は、不規則な振動成分を含む前記付加電力を前記基礎電力に重畳することが好ましい。

・上記アクチュエーターにおいて、前記アクチュエーターは、複数の前記コイル、複数の前記固定子、複数の前記可動子、および複数の前記変位部を有し、前記複数の変位部は、互いに隣り合う箇所に位置する第１変位部および第２変位部を含み、前記制御部は、前記第１変位部を対応する前記固定子に接近させるための前記基礎電力を前記第１変位部に対応する前記コイルに供給するとき、前記第２変位部を対応する前記固定子から離間させるための前記基礎電力を前記第２変位部に対応する前記コイルに供給することが好ましい。

・上記アクチュエーターにおいて、前記アクチュエーターは、複数の前記コイル、複数の前記固定子、複数の前記可動子、および複数の前記変位部を有し、前記複数の変位部は、一列に配置され、前記制御部は、前記複数の変位部において前記押圧力を発生する変位部を一方向において連続的に変化させるため、前記複数のコイルにおいて前記基礎電力を供給する対象とするコイルを順次変更することが好ましい。

・上記アクチュエーターにおいて、前記制御部は、前記変位部の変位状態に応じて変化するパラメーターに応じて前記コイルに供給する電力の大きさを補正することが好ましい。

・上記アクチュエーターにおいて、前記制御部は、スイッチング制御により前記コイルに供給する電力の大きさを制御することが好ましい。
・上記アクチュエーターにおいて、前記制御部は、不規則な高調波成分を含む複数の周波数のスイッチング制御により前記コイルに供給する電力の大きさを制御することが好ましい。

・本発明のマッサージデバイスは、上記アクチュエーターを有することを特徴とする。
・本発明のマッサージ機器は、上記アクチュエーターを有することを特徴とする。

本発明は、ソフトなマッサージ感を付与することが可能なアクチュエーター、マッサージデバイス、およびマッサージ機器を提供する。

（ａ）は本発明に係る実施形態のマッサージ機を顔に装着した状態を示す模式図、（ｂ）は同マッサージ機におけるアクチュエータの平面図。 アクチュエーターの構成を示す平面図。 （ａ）はアクチュエーターの平面図、（ｂ）は図３（ａ）のＸ−Ｘ平面におけるアクチュエーターの構造を示す断面図、（ｃ）は図３（ａ）のＹ−Ｙ平面におけるアクチュエーターの構造を示す断面図。 （ａ）はアクチュエーターの平面図、（ｂ）はアクチュエーターの動作の一例を示す断面図、（ｃ）はアクチュエーターの動作の一例を示す断面図。 （ａ）その他の実施形態であるアクチュエーターを示す平面図、（ｂ）は図５（ａ）のアクチュエーターの断面構造を示す断面図、（ｃ）は図５（ａ）のアクチュエーターの断面構造を示す断面図。

図１を参照して、マッサージ機器１の構成について説明する。
図１（ａ）に示されるように、マッサージ機器１は、アクチュエーター１０と、入力装置８０とを有する。入力装置８０は、操作部８１と、制御部８２と、電源部８３と、入力装置８０とアクチュエーター１０とを接続するケーブル８４とを有する。

図１（ｂ）に示されるように、アクチュエーター１０は、変位部６１Ａ〜６１Ｄを有する。変位部６１Ａ〜６１Ｄは、アクチュエーター１０の片側の面において、２行２列の状態で配置される。変位部６１Ａ〜６１Ｄは、マッサージ機器１の使用時においてマッサージ対象部位である使用者Ｈの顔面Ｆに対向する。なお、変位部６１Ａ〜６１Ｄの内の少なくとの一つは「第１変位部」に相当する。変位部６１Ａ〜６１Ｄの内、「第１変位部」に相当しない残りの変位部は「第２変位部」に相当する。

操作部８１は、マッサージ機器１の使用者Ｈにより操作される。制御部８２は、操作部８１での操作に応じてアクチュエーター１０の動作を制御する。電源部８３は、制御部８２の制御の下、入力装置８０の各部およびアクチュエーター１０に電力を供給する。ケーブル８４では、電源部８３からアクチュエーター１０への送電、および、制御部８２とアクチュエーター１０との間における所定の電気信号の伝送が行われる。

変位部６１Ａ〜６１Ｄは、制御部８２の制御に基づき、顔面Ｆに対して接近方向または離間方向に各々変位する。変位部６１Ａ〜６１Ｄにおいて、接近方向に変位する変位部は、顔面Ｆに対して押圧力（マッサージ力）を出力する。

図２を参照して、アクチュエーター１０の構成について説明する。
図２に示されるように、アクチュエーター１０は、４つの固定子１１Ａ〜１１Ｄと、固定子１１Ａ〜１１Ｄの各々に対応する４つの可動子５１Ａ〜５１Ｄと、袋状体６０と、筐体７０と、間詰材７５および間詰材７６とを有する。

固定子１１Ａ〜１１Ｄは、４つの固定子コア２１Ａ〜２１Ｄと、固定子コア２１Ａ〜２１Ｄの各々に対応する４つのコイル３１Ａ〜３１Ｄとを有する。各固定子コア２１Ａ〜２１Ｄは、筐体７０の基部７１を四等分した形状よりもわずかに小さな四角形状を有する。各固定子コア２１Ａ〜２１Ｄは、各コイル３１Ａ〜３１Ｄの通電にともない励磁する金属製の箱状部材（図３（ｂ）参照）により構成される。各コイル３１Ａ〜３１Ｄは、中心孔４１Ａ〜４１Ｄを有する。

各可動子５１Ａ〜５１Ｄは、各固定子コア２１Ａ〜２１Ｄよりもわずかに小さな四角形状を有する。各可動子５１Ａ〜５１Ｄは、各固定子コア２１Ａ〜２１Ｄに生じる磁力により引き付けられる金属製の板状部材（図３（ｂ）参照）により構成される。

袋状体６０は、基部７１よりもわずかに小さな四角形状を有する。袋状体６０は、シリコンゴムから構成される可撓性を有した扁平な袋である。袋状体６０の内部にはコロイド溶液から構成される流体が封入されている。

基部７１は、四角形状を有する箱状部材である（図３（ｂ）参照）。基部７１は、例えばプラスチックや金属、非伸縮性の合成繊維であるナイロンやフロロカーボン、グラスファイバー、金属線を網目状に組んだ構造体などから構成される非伸縮性素材により形成される。

筐体７０の密着部７２は、基部７１と同じ大きさかつ環状の四角形状を有する。密着部７２は、例えば含水状のゲル、シリコンゴム、シリコーン粘着剤、粘着シート等から構成される粘着パッドである。密着部７２は、アクチュエーター１０を顔面Ｆに接触させるとき、顔面Ｆに対して密着するように変形する。

間詰材７５は、各固定子コア２１Ａ〜２１Ｄの側壁上面と同一平面の上面を有する（図３（ｂ）参照）。間詰材７６は、基部７１の側壁上面と同一平面の上面を有する。
図３を参照して、アクチュエーター１０の構造について説明する。

図３（ｂ）および図３（ｃ）に示されるように、各固定子コア２１Ａ〜２１Ｄは、基部７１の内部において２行２列に並べられた状態で固定される。各コイル３１Ａ〜３１Ｄは、固定子コア２１Ａ〜２１Ｄの内部に各々収容される。

間詰材７５は、基部７１の内部において隣り合う固定子１１Ａ〜１１Ｄ同士の間に配置される。間詰材７６は、基部７１の側壁の内側部分と各固定子コア２１Ａ〜２１Ｄの側壁の外側部分との間に配置される。

袋状体６０は、各固定子コア２１Ａ〜２１Ｄの側壁上面および間詰材７５の上面と、間詰材７６の側面とにより支持される。各可動子５１Ａ〜５１Ｄは、袋状体６０の上面部分において２行２列に並べられた状態で固定される。各可動子５１Ａ〜５１Ｄと各固定子１１Ａ〜１１Ｄとは袋状体６０を挟んで互いに対向する。

袋状体６０の上面側において、各可動子５１Ａ〜５１Ｄの固定位置と各々対応する４箇所の部位は、各変位部６１Ａ〜６１Ｄを構成する。密着部７２は、可動子５１Ａ〜５１Ｄを取り囲んだ状態で、基部７１の側壁上面および間詰材７６の上面に固定される。

図４を参照して、アクチュエーター１０の動作について説明する。
制御部８２（図１）の制御の下、変位部６１Ｂ〜変位部６１Ｄの各々に対応するコイル３１Ｂ〜３１Ｄを通電させて固定子コア２１Ｂ〜２１Ｄを励磁させたとき（図４（ａ）参照）、可動子５１Ｂ〜５１Ｄは、固定子コア２１Ａ〜２１Ｄに生じる磁力により、各固定子１１Ｂ〜１１Ｄに接近する方向に移動する。

このとき、各変位部６１Ｂ〜変位部６１Ｄは、可動子５１Ｂ〜５１Ｄの各々と一体に固定子１１Ｂ〜１１Ｄに接近する方向に変位する（図４（ｂ），（ｃ）参照）。このため、変位部６１Ｂ〜変位部６１Ｄに対応する袋状体６０の３箇所の部位は、可動子５１Ｂ〜５１Ｄにより押圧変形する。その結果、押圧変形部分における流体の一部は、押圧変形していない部分に押し出される。

押圧変形部分から押し出された流体は、可動子５１Ａによる押圧変形が生じていない変位部６１Ａに対応する袋状体６０の部位に移動する。このため、変位部６１Ａに対応する袋状体６０の部位は、流体の体積の増加にともない膨張する。その結果、変位部６１Ａは、固定子１１Ａから離間する方向に変位する。このとき、可動子５１Ａは、変位部６１Ａと一体に固定子１１Ａから離間する方向に移動して、筐体７０の外部に突出する。

上述した動作を繰り返すことで、アクチュエーター１０において可動子５１Ｂ〜５１Ｄのいずれかが出力側（筐体７０の外部側）に動作される。この出力側に動作される可動子５１Ｂ〜５１Ｄにより使用者の顔面Ｆ（図１）がマッサージされるようになっている。

アクチュエーター１０の制御について説明する。
制御部８２は、アクチュエーター１０の出力である押圧力を変位部６１Ａ〜変位部６１Ｄの内のいずれかの変位により発生させるとき、押圧力を発生させないコイルに対して電源部８３より基礎電力を供給する。このとき、制御部８２は、ＰＷＭ方式のスイッチング制御によりコイルに供給する基礎電力の大きさを制御することで、基礎電力の大きさをなめらかに増加させる。

また、制御部８２は、変位部６１Ａ〜変位部６１Ｄにおいて押圧力を発生する変位部を連続的に変化させるとき、各コイル３１Ａ〜３１Ｄにおいて基礎電力を供給する対象とするコイルを順次変更する。このとき、制御部８２は、電力供給状態にあるコイルのいずれか１つを通電停止状態に切り替えるとともに、通電停止状態にあるコイルを電力供給状態に切り替える。

また、制御部８２は、電力供給状態から通電停止状態に切り替えるとき、ＰＷＭ方式のスイッチング制御によりコイルに供給する基礎電力の大きさを制御することで、基礎電力の大きさをなめらかに減少させる。

また、制御部８２は、コイルに基礎電力を供給するとき、ＰＷＭ方式のスイッチング制御によりコイルに供給する基礎電力のデューティー比を変化させることで、振動成分を含む付加電力を基礎電力に重畳する。

（実施形態の効果）
本実施形態のマッサージ機器１は、以下の効果を奏する。
（１）制御部８２は、ＰＷＭ方式のスイッチング制御によりコイルに供給する基礎電力の大きさを制御することで、基礎電力の大きさをなめらかに増加または減少させる。この構成によれば、アクチュエーター１０において押圧力を発生させるとき、コイルに印加される電圧の急激な増加や減少が抑制される。このため、顔面Ｆに対してソフトなマッサージ感を付与することができる。これにより、マッサージ対象部位に対して指で押し始めるときの質感や、マッサージ対象部位から指を離すときの質感が再現できる。

（２）制御部８２は、コイルに基礎電力を供給するとき、ＰＷＭ方式のスイッチング制御によりコイルに供給する基礎電力のデューティー比を変化させることで、振動成分を含む付加電力を基礎電力に重畳する。この構成によれば、アクチュエーター１０において押圧力が振動的に変動する。このため、マッサージ対象部位を指で押圧するときに生じる指先の無意識な振動が再現できる。

（３）制御部８２は、ＰＷＭ方式のスイッチング制御によりコイルに供給する電力の大きさを制御する。このため、安価な回路構成でスイッチング制御を行うことができる。
（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態以外の実施形態を含む。以下、本発明のその他の実施形態としての実施形態の変形例を示す。なお、以下の各変形例は、互いに組み合わせることもできる。

・上記実施形態のアクチュエーター１０では、制御部８２は、コイルに基礎電力を供給するとき、ＰＷＭ方式のスイッチング制御によりコイルに供給する基礎電力のデューティー比を変化させることで、振動成分を含む付加電力を基礎電力に重畳する。一方、変形例のアクチュエーター１０では、制御部８２は、ＰＷＭ方式のスイッチング制御によりコイルに供給する基礎電力のデューティー比を不規則に変化させることで、不規則な振動成分を含む付加電力を基礎電力に重畳する。これにより、機械的な振動を減少させるとともに、アクチュエーター１０において押圧力を発生させるとき、指で押圧する質感に近づけることができる。

・上記実施形態のアクチュエーター１０では、制御部８２は、コイルに基礎電力を供給するとき、ＰＷＭ方式のスイッチング制御によりコイルに供給する電力の大きさを制御したが、スイッチング制御の方式はこれに限定されない。例えば、制御部８２は、不規則な高調波成分を含む複数の周波数のスイッチング制御によりコイルに供給する電力の大きさを制御することもできる。これにより、制御部８２は、コイルに基礎電力を供給するとき、さらに複雑な振動成分を含む付加電力を基礎電力に重畳することができる。したがって、アクチュエーター１０において押圧力を発生させるとき、指で押圧する質感により近づけることができる。また、コイルに供給する電力制御を、少数の部品で構成することができるため、アクチュエーター１０のコストを安価にできるとともに、押圧力の変動を高精度に再現できる。

・上記実施形態のアクチュエーター１０では、制御部８２は、コイルに供給する基礎電力の大きさを制御することで、アクチュエーター１０において顔面Ｆに対する押圧力を発生させる。一方、変形例のアクチュエーター１０では、制御部８２は、変位部の変位状態に応じて変化するパラメーターを計測する。そして、計測されたパラメーターに基づいて、顔面Ｆに対する押圧状態を判定するとともに、コイルに供給する電力の大きさを補正する必要がある場合は、判定結果に基づく電力制御を行う。これにより、アクチュエーター１０の配置や顔面Ｆに対する接触状態に関わらず、押圧状態を判定できるので、より指の質感に近い押圧力を出力できる。

・上記実施形態のアクチュエーター１０では、４つの固定子１１Ａ〜１１Ｄと４つの可動子５１Ａ〜５１Ｄとを備え、２行２列の状態で並設した（図３参照）。一方、変形例のアクチュエーター１０（図５）では、固定子１１Ａ〜１１Ｄを含む２４個の固定子と、可動子５１Ａ〜５１Ｄを含む２４個の可動子とを備え、２行１２列の状態で並設する。なお、図５では、変形例のアクチュエーター１０における１行１２列部分の断面のみ図示する。そして、制御部８２は、複数の可動子に対応する変位部において押圧力を発生する変位部を一方向において連続的に変化させるため、複数のコイルにおいて基礎電力を供給する対象とするコイルを順次変更する。これにより、アクチュエーター１０において、指で押す動きだけでなく、指を滑らす動きも再現することができる。

・上記実施形態のアクチュエーター１０では、ＰＷＭ方式のスイッチング制御によりコイルに供給する電力の大きさを制御したが、スイッチング制御の方式はこれに限定されない。例えば、ＰＦＭ方式のスイッチング制御によりコイルに供給する電力の大きさを制御することもできる。

１…マッサージ機器、１０…アクチュエーター、１１Ａ〜１１Ｄ…固定子、２１Ａ〜２１Ｄ…固定子コア、３１Ａ〜３１Ｄ…コイル、５１Ａ〜５１Ｄ…可動子、６０…袋状体、６１Ａ〜６１Ｄ…変位部、８０…入力装置、８２…制御部、８３…電源部。

Claims (12)

1. コイルと、前記コイルへの通電にともない磁力を生じる固定子と、前記固定子が生じる磁力の変化に応じて前記固定子に対して接近または離間する可動子と、前記固定子と前記可動子との間に位置するとともに内部に流体を有する袋状体と、前記コイルに電力を供給する電力供給状態および前記コイルに電力を供給しない通電停止状態を切り替える制御部とを有し、前記袋状体は、前記固定子に対する前記可動子の移動にともない前記固定子に対して変位する変位部を有するアクチュエーターにおいて、
   前記制御部は、前記アクチュエーターの出力である押圧力を前記変位部の変位により発生させるために前記コイルに供給する電力を基礎電力として、前記基礎電力の大きさを増加または減少させるとき、前記基礎電力をなめらかに変化させる。
2. 前記制御部は、前記コイルに前記基礎電力を供給するとき、振動成分を含む付加電力を前記基礎電力に重畳する
   請求項１に記載のアクチュエーター。
3. コイルと、前記コイルへの通電にともない磁力を生じる固定子と、前記固定子が生じる磁力の変化に応じて前記固定子に対して接近または離間する可動子と、前記固定子と前記可動子との間に位置するとともに内部に流体を有する袋状体と、前記コイルに電力を供給する電力供給状態および前記コイルに電力を供給しない通電停止状態を切り替える制御部とを有し、前記袋状体は、前記固定子に対する前記可動子の移動にともない前記固定子に対して変位する変位部を有するアクチュエーターにおいて、
   前記制御部は、前記アクチュエーターの出力である押圧力を前記変位部の変位により発生させるために前記コイルに供給する電力を基礎電力として、前記コイルに前記基礎電力を供給するとき、振動成分を含む付加電力を前記基礎電力に重畳する。
4. 前記制御部は、前記基礎電力の大きさを増加または減少させるとき、前記基礎電力をなめらかに変化させる
   請求項３に記載のアクチュエーター。
5. 前記制御部は、不規則な振動成分を含む前記付加電力を前記基礎電力に重畳する
   請求項２〜４のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
6. 前記アクチュエーターは、複数の前記コイル、複数の前記固定子、複数の前記可動子、および複数の前記変位部を有し、
   前記複数の変位部は、互いに隣り合う箇所に位置する第１変位部および第２変位部を含み、
   前記制御部は、前記第１変位部を対応する前記固定子に接近させるための前記基礎電力を前記第１変位部に対応する前記コイルに供給するとき、前記第２変位部を対応する前記固定子から離間させるための前記基礎電力を前記第２変位部に対応する前記コイルに供給する
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
7. 前記アクチュエーターは、複数の前記コイル、複数の前記固定子、複数の前記可動子、および複数の前記変位部を有し、
   前記複数の変位部は、一列に配置され、
   前記制御部は、前記複数の変位部において前記押圧力を発生する変位部を一方向において連続的に変化させるため、前記複数のコイルにおいて前記基礎電力を供給する対象とするコイルを順次変更する
   請求項１〜６のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
8. 前記制御部は、前記変位部の変位状態に応じて変化するパラメーターに応じて前記コイルに供給する電力の大きさを補正する
   請求項１〜７のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
9. 前記制御部は、スイッチング制御により前記コイルに供給する電力の大きさを制御する
   請求項１〜８のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
10. 前記制御部は、不規則な高調波成分を含む複数の周波数のスイッチング制御により前記コイルに供給する電力の大きさを制御する
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のアクチュエーター。
11. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアクチュエーターを有する
    マッサージデバイス。
12. 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のアクチュエーターを有する
    マッサージ機器。