JP2016071627A - Electromagnetic actuator and input device using the same - Google Patents

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泰明 亀山
Yasuaki Kameyama
泰明 亀山
井上 雄文
Yubun Inoue
雄文 井上
生嶋 君弥
Kimiya Ikushima
君弥 生嶋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electromagnetic actuator used by being incorporated into input devices or the like of various kinds of electronic apparatuses and an input device using the electromagnetic actuator, which can efficiently save electric power.SOLUTION: A plurality of first friction plates 42 subjected to a rotation regulation in the rotational direction of a rotation axis 90 and movable on the thickness side is arranged overlapping with a plurality of second friction plates 46 co-rotationally engaged with the rotation axis 90 movable to the thickness side on a case 30 having a cylindrical part 20 as a storage part. Further, the first friction plate 42 or the second friction plate 46 in a close contact with the movable member 50 is depressed by movably arranging the electromagnetic movable member 50 in the axial direction of the rotation axis 90 and putting the case 30 and the movable member 50 into a suction state by the magnetic flux generated on current application to a coil 65 and shifting a gap between the first friction plate 42 and the second friction plate 46 into a close contact state, thereby constituting an electromagnetic actuator 10 or an input device 100 using the electromagnetic actuator.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、各種電子機器の入力操作部用の入力装置等に組み込まれて使用される電磁アクチュエータおよびそれを用いた入力装置に関するものである。   The present invention relates to an electromagnetic actuator used by being incorporated in an input device or the like for an input operation unit of various electronic devices, and an input device using the same.

各種電子機器の入力操作部には入力装置が搭載されており、その入力装置の中の一つとしてジョイスティック型のものが知られている。   An input device is mounted on an input operation unit of various electronic devices, and a joystick type is known as one of the input devices.

ジョイスティック型の入力装置は、通常中立位置で直立した操作軸を傾倒操作可能に構成されている。   The joystick-type input device is usually configured to be able to tilt an operation shaft that is upright at a neutral position.

その動作は、操作軸が傾倒されると、操作軸に係合された二つのジンバル部材が、操作された傾倒角度および傾倒方向に応じてそれぞれ回動し、各ジンバル部材の回動状態が対応する検出素子にそれぞれ伝達される。これによって、二つの検出素子から対応した所定出力が得られ、この出力を基に操作軸の傾倒角度や傾倒方向が検出可能な構成になっている。   When the operating shaft is tilted, the two gimbal members engaged with the operating shaft rotate according to the operated tilt angle and tilt direction, and the rotation state of each gimbal member corresponds. Is transmitted to each detection element. Accordingly, a predetermined output corresponding to the two detection elements is obtained, and the tilt angle and tilt direction of the operation shaft can be detected based on these outputs.

そして、特許文献1や特許文献2では、モータや歯車を予めジョイスティック型の入力装置内に組み込んだ構成にして、操作軸への傾倒操作時に、モータを回転させて、そのモータの回転力が操作軸に反力として伝達される構成にする提案がされている。   In Patent Document 1 and Patent Document 2, a motor and gears are incorporated in a joystick type input device in advance, and the motor is rotated during the tilting operation on the operation shaft, and the rotational force of the motor is operated. Proposals have been made for a configuration in which a reaction force is transmitted to the shaft.

特表2003−525490号公報Special table 2003-525490 gazette 特開2003−335192号公報JP 2003-335192 A

しかしながら、従来のモータや歯車を予めジョイスティック型の入力装置に組み込んだものは、操作時の反力を得るためにモータを回転させるため、モータでの消費電力が大きいという課題があった。   However, when a conventional motor or gear is previously incorporated in a joystick type input device, the motor is rotated in order to obtain a reaction force during operation, and thus there is a problem that power consumption by the motor is large.

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、ジョイスティック型の入力装置等に組み込み可能で、モータを使用したものよりも省電力化を図りつつ入力装置の操作軸等に反力が与えられる構成の電磁アクチュエータおよびそれを用いた入力装置を提供することを目的とする。   The present invention solves such a conventional problem, and can be incorporated into a joystick type input device or the like, and is more reactive to the operation shaft or the like of the input device while saving power than that using a motor. It is an object of the present invention to provide an electromagnetic actuator having a configuration and an input device using the same.

上記目的を達成するために、本発明による電磁アクチュエータは、収納部を備えたケースと、収納部に挿入される回転軸と、収納部に配され、回転軸の回転方向に回転規制がされて回転軸の軸方向に移動可能な複数の第1摩擦板と、第1摩擦板に重ねて軸方向に移動可能に前記収納部に配され、回転軸と共廻り可能に係合する複数の第2摩擦板と、第1摩擦板及び前記第2摩擦板をケースとの間で挟み、軸方向に移動可能に配された磁性体製の可動部材と、通電時にケースと可動部材との間を吸引するコイルとを備え、コイルに通電していない第1の状態では、可動部材はケースから離間して位置し、コイルに通電した第2の状態では、ケースと可動部材とが吸引状態になって、可動部材が第1摩擦板及び第2摩擦板を押し込んで第1摩擦板と前記第2摩擦板の間を密着状態に移行させる構成とした。   In order to achieve the above object, an electromagnetic actuator according to the present invention is provided with a case having a storage portion, a rotary shaft inserted into the storage portion, and a storage portion, and the rotation is restricted in the rotation direction of the rotary shaft. A plurality of first friction plates that are movable in the axial direction of the rotating shaft, and a plurality of first friction plates that are arranged in the storage portion so as to be movable in the axial direction so as to overlap the first friction plates and engage with the rotating shaft in a rotatable manner. Two friction plates, a first friction plate and the second friction plate are sandwiched between the case and a movable member made of a magnetic material disposed so as to be movable in the axial direction, and between the case and the movable member when energized. In the first state in which the coil is attracted and the coil is not energized, the movable member is positioned away from the case. In the second state in which the coil is energized, the case and the movable member are in the attracted state. The movable member pushes the first friction plate and the second friction plate into the first friction plate. And configured to shift the second friction plates into close contact.

すなわち、ケースと可動部材との吸引状態では、第1摩擦板、第2摩擦板の間に摩擦を生じさせることができ、この摩擦力によって回転軸の回転が規制されるものに実現する。   That is, in the suction state between the case and the movable member, friction can be generated between the first friction plate and the second friction plate, and the rotation of the rotating shaft is regulated by this frictional force.

また、本発明による電磁アクチュエータを用いた入力装置は、傾倒可能に配された操作軸に係合したジンバル部材に回転軸を設けて、その回転軸を上記電磁アクチュエータに組み合わせた構成とする。   The input device using the electromagnetic actuator according to the present invention has a configuration in which a rotation shaft is provided on a gimbal member engaged with an operation shaft arranged to be tiltable, and the rotation shaft is combined with the electromagnetic actuator.

このように、当該電磁アクチュエータおよびそれを用いた入力装置であれば、コイルへの通電で生じた磁束によって第1摩擦板、第2摩擦板の間に摩擦を生じさせることができ、この摩擦力が回転軸の回転方向への反力として得られるものに実現することができる。このため、モータを使用して直接的に回転軸の回転方向への反力とするものよりも省電力化が図れるという効果を有する。   Thus, with the electromagnetic actuator and the input device using the electromagnetic actuator, friction can be generated between the first friction plate and the second friction plate by the magnetic flux generated by energization of the coil, and this frictional force is rotated. This can be realized as a reaction force in the rotational direction of the shaft. For this reason, it has the effect that power saving can be achieved rather than what uses a motor and makes it directly the reaction force to the rotation direction of a rotating shaft.

本発明によれば、ジョイスティック型の入力装置等に組み込み可能で、モータを使用したものよりも省電力化を図りつつ入力装置の操作軸等に反力が与えられる構成の電磁アクチュエータおよびそれを用いた入力装置を得ることができるという有利な効果が得られる。   According to the present invention, an electromagnetic actuator that can be incorporated into a joystick-type input device or the like and that is configured to apply a reaction force to the operation shaft or the like of the input device while saving power compared to a device using a motor, and the use thereof An advantageous effect is obtained that an input device can be obtained.

本発明の実施形態による電磁アクチュエータの上面図The top view of the electromagnetic actuator by embodiment of this invention 同分解斜視図Exploded perspective view 同前方から見た側面図Side view from the front 同後方から見た側面図Side view from the rear 同要部である第1摩擦板と第2摩擦板の組み合わせ状態を示す図The figure which shows the combined state of the 1st friction plate which is the principal part, and a 2nd friction plate 当該電磁アクチュエータを組み込んだ入力装置の外観斜視図External perspective view of an input device incorporating the electromagnetic actuator 同入力装置の断面図Cross section of the input device 同入力装置の分解斜視図Exploded perspective view of the input device 同入力装置の下方から見た分解斜視図Exploded perspective view from below of the input device 同入力装置の第1筐体を除いた状態での上面図Top view of the input device with the first housing removed 図10の状態で角度を振って示した斜視図10 is a perspective view showing the angle in the state of FIG.

本発明による電磁アクチュエータおよびそれを用いた入力装置について、以下に図面を用いて説明する。   An electromagnetic actuator and an input device using the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施の形態)
図1は本発明の実施形態による電磁アクチュエータの上面図、図2は同分解斜視図、図3は同前方から見た側面図、図4は同後方から見た側面図、図5は同要部である第1摩擦板と第2摩擦板の組み合わせ状態を示す図である。なお、本発明の実施形態による電磁アクチュエータを用いて構成した入力装置に纏わる図6〜図11については詳細説明を後述する。
(Embodiment)
1 is a top view of an electromagnetic actuator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view thereof, FIG. 3 is a side view seen from the front, FIG. 4 is a side view seen from the rear, and FIG. It is a figure which shows the combination state of the 1st friction plate which is a part, and a 2nd friction plate. 6 to 11 related to the input device configured using the electromagnetic actuator according to the embodiment of the present invention will be described in detail later.

図1〜図5を用いて、始めに、本発明の実施形態による電磁アクチュエータ10について説明する。図1〜図5に示すように、電磁アクチュエータ10は、収納部としてなる筒部20を備えた磁性体製のケース30と、筒部20内にそれぞれ複数枚配された第1摩擦板42および第2摩擦板46とを備える。さらに、筒部20内で最も前方に位置する第1摩擦板42に隣接して位置し、ケース30側に向けて移動可能に配された磁性体製の可動部材50と、ケース30に装着されたボビン60付きのコイル65と、コイル65内に挿通されて可動部材50に固定された磁性体製の棒状体70とを備える。   First, an electromagnetic actuator 10 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1 to 5, the electromagnetic actuator 10 includes a magnetic case 30 having a cylindrical portion 20 as a storage portion, a plurality of first friction plates 42 disposed in the cylindrical portion 20, and a first friction plate 42. A second friction plate 46. Further, the movable member 50 made of a magnetic material, which is located adjacent to the first friction plate 42 located at the foremost position in the cylindrical portion 20 and is movably arranged toward the case 30 side, is attached to the case 30. And a coil 65 with a bobbin 60 and a magnetic rod 70 inserted into the coil 65 and fixed to the movable member 50.

ケース30には、略矩形状の平板部31の中央位置に円筒状の筒部20が一体で設けられている。筒部20が設けられた平板部31箇所は、同心で貫通した孔部になっている。また、筒部20を中心として平板部31の左右位置には、円筒状に設けられたコイル保持部32がそれぞれ設けられている。さらに、平板部31の側端部には、側方に十字形状で突出形成された係合部33が設けられている。なお、ケース30の素材は、SUS430からなるが、磁性体であれば鉄等であってもよい。   The case 30 is integrally provided with a cylindrical tube portion 20 at a central position of a substantially rectangular flat plate portion 31. The plate portion 31 provided with the tube portion 20 is a concentric through hole. In addition, coil holding portions 32 provided in a cylindrical shape are respectively provided at the left and right positions of the flat plate portion 31 with the cylindrical portion 20 as the center. Furthermore, the side edge part of the flat plate part 31 is provided with an engaging part 33 that is formed to protrude laterally in a cross shape. In addition, although the material of case 30 consists of SUS430, if it is a magnetic body, iron etc. may be sufficient.

ケース30の孔部は、前方が第1部分となり、後方が第2部分となっている。   The hole of the case 30 has a first portion at the front and a second portion at the rear.

孔部の第1部分は、筒部20の前方位置で構成されており、その内径は円形に形成されている。そして、筒部20には二つの規制溝22が設けられている。規制溝22は対称位置で一つずつ設けられている。それぞれの規制溝22は同一幅で前方側に伸びた前方開口の矩形状である。   The 1st part of a hole is comprised in the front position of the cylinder part 20, and the internal diameter is formed circularly. The cylinder portion 20 is provided with two restriction grooves 22. One regulation groove 22 is provided at each symmetrical position. Each regulation groove 22 has a rectangular shape with the same width and a front opening extending forward.

孔部の第1部分の中には、それぞれ複数枚の第1摩擦板42および第2摩擦板46が配されている。   A plurality of first friction plates 42 and second friction plates 46 are arranged in the first portion of the hole.

第1摩擦板42は、規制溝22の溝幅よりも若干細幅で外方に突出する回転防止突起42Aが対称位置に設けられた略円形のものであり、中央には大径孔42Bが設けられている。大径孔42Bは円形が好ましいが、後述する回転軸90の回転を妨げない形状で形成されていればよい。第1摩擦板42の材質は、例えば銅などの薄い厚みの板からなる。   The first friction plate 42 is substantially circular with a rotation prevention protrusion 42A that is slightly narrower than the groove width of the restriction groove 22 and protrudes outward, and is provided with a large-diameter hole 42B at the center. Is provided. The large-diameter hole 42B is preferably circular, but may be formed in a shape that does not hinder the rotation of the rotating shaft 90 described later. The material of the first friction plate 42 is a thin plate such as copper.

第2摩擦板46は、第1摩擦板42の外形の円形部分とほぼ同じ大きさの円形のものである。なお、第2摩擦板46の外形は、ケース30の孔部における第1部分の内壁で回転規制を受けない形状であればよい。第2摩擦板46の材質は、例えばSUS板などの薄い厚みの板からなる。第1摩擦板42と第2摩擦板46の材質は、上述した銅、SUSのみに限定されることはなく、それら以外にも、アルミ、セラミック、樹脂、紙等もしくはそれらの複合素材であってもよい。   The second friction plate 46 is a circular member having substantially the same size as the circular portion of the outer shape of the first friction plate 42. The outer shape of the second friction plate 46 may be a shape that is not subject to rotation restriction on the inner wall of the first portion in the hole of the case 30. The material of the second friction plate 46 is a thin plate such as a SUS plate. The material of the first friction plate 42 and the second friction plate 46 is not limited to the above-described copper and SUS, but other than these, aluminum, ceramic, resin, paper, etc., or a composite material thereof may be used. Also good.

そして、第2摩擦板46には、中央に異形孔46Bが設けられている。異形孔46Bは、図2や図5に示したように、円形の両サイドを平行な直線で線対称になるように切り落とした形状である。異形孔46Bは、後述する回転軸90が回転した際に、第2摩擦板46が係合して共廻りする形状であればよく、例えば略小判状などであってもよい。   The second friction plate 46 is provided with a deformed hole 46B at the center. As shown in FIGS. 2 and 5, the deformed hole 46 </ b> B has a shape obtained by cutting off both sides of a circle so as to be line-symmetric with parallel straight lines. The deformed hole 46B only needs to have a shape in which the second friction plate 46 engages and rotates when a rotation shaft 90 described later rotates, and may be, for example, a substantially oval shape.

そして、第1摩擦板42と第2摩擦板46とは、交互に、前後方向に沿って延設されている筒部20内に順に重なるように配されている(図5参照)。それぞれの第1摩擦板42は、二つの回転防止突起42Aが、対応するそれぞれの規制溝22内に位置するようにしてケース30に配されている。なお、重ね合わせる枚数は、求める反力などに応じて適宜設定すればよいが、二種類を合わせて十枚〜三十枚程度で、二十枚前後を目安にするとよい。   And the 1st friction board 42 and the 2nd friction board 46 are distribute | arranged alternately so that it may overlap in order in the cylinder part 20 extended along the front-back direction (refer FIG. 5). Each first friction plate 42 is arranged in the case 30 so that the two anti-rotation protrusions 42 </ b> A are positioned in the corresponding restriction grooves 22. The number of sheets to be overlapped may be set as appropriate according to the required reaction force, etc., but the total of the two types is about 10 to 30 sheets, and about 20 sheets may be used as a guide.

これら第1摩擦板42と第2摩擦板46は、厚み方向となる前後方向には移動可能に配されている。言い換えると、後述する回転軸90の軸方向に沿って移動可能に配されている。なお、当該構成のように、第1摩擦板42が回転しない側であれば、孔部の第1部分の最も前方位置に第1摩擦板42が位置し、かつ最も後方位置にも第1摩擦板42が位置する配置状態にすると好ましいが、その配置順序に限定されることはない。   The first friction plate 42 and the second friction plate 46 are arranged to be movable in the front-rear direction, which is the thickness direction. In other words, it arrange | positions so that a movement is possible along the axial direction of the rotating shaft 90 mentioned later. If the first friction plate 42 does not rotate as in this configuration, the first friction plate 42 is located at the foremost position of the first portion of the hole, and the first friction plate 42 is also located at the most rear position. Although the arrangement state in which the plate 42 is located is preferable, the arrangement order is not limited.

ケース30の孔部における後方の第2部分は、内周に雌ねじがきられている。そして、後方側から、外周に雄ねじがきられた略円筒形の調整用部材48が第2部分内にねじ込まれ、接着剤等で移動しないように固定されている。調整用部材48は、ねじ込むことによって、前端面が最後方位置の第1摩擦板42に当接して重なり合った複数の第1摩擦板42、第2摩擦板46の配置位置を調整するために配している。なお、調整用部材48としては、複数の第1摩擦板42や第2摩擦板46の配置位置が調整でき、その調整後に位置が固定できるものであれば、ねじ式に限定されることはない。   The rear second portion of the hole of the case 30 is internally threaded. From the rear side, a substantially cylindrical adjustment member 48 having a male screw on the outer periphery is screwed into the second portion and fixed so as not to move with an adhesive or the like. The adjustment member 48 is arranged to adjust the arrangement position of the plurality of first friction plates 42 and the second friction plates 46 that are overlapped with the front end surface contacting the first friction plate 42 at the rearmost position by screwing. doing. The adjustment member 48 is not limited to the screw type as long as the arrangement positions of the plurality of first friction plates 42 and the second friction plates 46 can be adjusted and the positions can be fixed after the adjustment. .

また、調整用部材48を略円筒形にしたのは、回転軸90の逃げ部を有したものとするためである。そして、当該構成の調整用部材48では、ねじ込むためのドライバー溝48A(図4参照)を後端面に設けると共に、調整後で調整用部材48がケース30の孔部内に殆ど収まる寸法のものにしている。これであれば、製品の前後方向の厚みに影響しないため好ましい。   The reason why the adjusting member 48 is made substantially cylindrical is that it has a relief portion of the rotating shaft 90. In the adjustment member 48 of the configuration, a driver groove 48A (see FIG. 4) for screwing is provided on the rear end surface, and the adjustment member 48 has a size that fits almost in the hole of the case 30 after adjustment. Yes. This is preferable because it does not affect the thickness of the product in the front-rear direction.

ケース30の平板部31の左右位置それぞれに設けられた円筒状のコイル保持部32には、ボビン60付きのコイル65が装着されている。2つのコイル65の巻き方向は同じである。   A coil 65 with a bobbin 60 is attached to a cylindrical coil holding portion 32 provided at each of the left and right positions of the flat plate portion 31 of the case 30. The winding direction of the two coils 65 is the same.

そして、円筒状のコイル保持部32を構成している貫通孔には、円柱状に形成された磁性体製の棒状体70が挿入されている。棒状体70の素材は、SUS430からなるが磁性体であれば鉄等でもよい。   A rod-shaped body 70 made of a magnetic material formed in a columnar shape is inserted into the through hole constituting the cylindrical coil holding portion 32. The rod-shaped body 70 is made of SUS430, but may be iron or the like as long as it is a magnetic body.

棒状体70の後端は、平板部31の後面から少し突出しており、その突出した後端近傍をEリング75(図2参照)が保持し、板ばね部材80の弾性部81が前方に向けて付勢するばね力をEリング75を介して棒状体70に加えている。なお、弾性部81の形状は特に限定されない。また、板ばね部材80以外で棒状体70が前方に向けて付勢されていてもよい。   The rear end of the rod-like body 70 slightly protrudes from the rear surface of the flat plate portion 31, the E-ring 75 (see FIG. 2) holds the vicinity of the protruding rear end, and the elastic portion 81 of the leaf spring member 80 faces forward. The spring force to be biased is applied to the rod-like body 70 through the E ring 75. In addition, the shape of the elastic part 81 is not specifically limited. Further, the rod-like body 70 may be urged forward by other than the leaf spring member 80.

板ばね部材80は、平板部31の後面にリベットやタッピング式のねじなどの結合部材82でケース30の平板部31に固定されている。なお、結合部材82を用いることなく、板ばね部材80またはケース30の平板部31に固定部や被固定部を設け、それらが直接固定されている等でもよい。   The leaf spring member 80 is fixed to the flat plate portion 31 of the case 30 with a coupling member 82 such as a rivet or a tapping screw on the rear surface of the flat plate portion 31. Instead of using the coupling member 82, a fixed portion or a fixed portion may be provided on the flat plate portion 31 of the leaf spring member 80 or the case 30, and they may be directly fixed.

棒状体70の後部に装着されたEリング75(図2参照)は、コイル65に通電していない第1の状態では、弾性部81のばね力で前方に付勢されて、Eリング75の前面は平板部31の後面に当接している。   In the first state in which the coil 65 is not energized, the E ring 75 attached to the rear portion of the rod-like body 70 is urged forward by the spring force of the elastic portion 81, and the E ring 75 The front surface is in contact with the rear surface of the flat plate portion 31.

そして、棒状体70の前方部分は、略板状に形成された磁性体製の可動部材50に固定されている。その固定方法は、圧入や接着など特に限定されない。   And the front part of the rod-shaped body 70 is being fixed to the movable member 50 made from a magnetic body formed in the substantially plate shape. The fixing method is not particularly limited, such as press fitting or adhesion.

可動部材50には、筒部20に同心で貫通した円形孔53が設けられており、円形孔53周囲の後面位置には、規則性をもって円形リング状に配置された凸部からなる押圧部55が設けられている。押圧部55の後端面は、全て高さ位置が同一で揃えられて設けられている。   The movable member 50 is provided with a circular hole 53 concentrically penetrating the cylindrical portion 20, and a pressing portion 55 formed of a convex portion regularly arranged in a circular ring shape at the rear surface position around the circular hole 53. Is provided. All the rear end surfaces of the pressing portions 55 are provided with the same height position.

コイル65に通電していない第1の状態では、可動部材50は、左右位置それぞれで前方に付勢された棒状体70に固定されているため、ケース30から離間した状態になっている。そして、それぞれの棒状体70は、Eリング75で前方への位置規制をされた停止状態になっているため、可動部材50もケース30から離間して停止している。最も離間距離が狭い箇所は、ケース30の筒部20の前端面と可動部材50の後面との間であり、その離間距離は例えば0.15mm〜0.3mm程度の隙間で設定するとよい。   In the first state in which the coil 65 is not energized, the movable member 50 is fixed to the rod-like body 70 that is biased forward at each of the left and right positions, and thus is separated from the case 30. Since each rod-like body 70 is in a stopped state in which the position of the rod-like body 70 is regulated forward by the E-ring 75, the movable member 50 is also separated from the case 30 and stopped. The place with the narrowest separation distance is between the front end surface of the cylindrical portion 20 of the case 30 and the rear surface of the movable member 50, and the separation distance may be set with a gap of about 0.15 mm to 0.3 mm, for example.

そして、第1の状態では、可動部材50の押圧部55は筒部20内に位置しており、押圧部55の後端面は、最も前方に位置する第1摩擦板42に対峙している。このとき、第1摩擦板42や第2摩擦板46は前後方向には移動可能な状態である。   And in the 1st state, the press part 55 of the movable member 50 is located in the cylinder part 20, and the rear-end surface of the press part 55 opposes the 1st friction board 42 located in the forefront. At this time, the first friction plate 42 and the second friction plate 46 are movable in the front-rear direction.

以上のように、当該実施形態による電磁アクチュエータ10は構成されている。   As described above, the electromagnetic actuator 10 according to this embodiment is configured.

そして、電磁アクチュエータ10は、回転軸90(図1参照)を、前方の可動部材50側から、可動部材50の円形孔53、重なって配された第1摩擦板42の大径孔42Bおよび第2摩擦板46の異形孔46Bに挿通させて搭載状態とされる。つまり、回転軸90を、可動部材50の円形孔53、筒部20内に挿入させて搭載状態とされる。   Then, the electromagnetic actuator 10 has the rotating shaft 90 (see FIG. 1) from the front movable member 50 side, the circular hole 53 of the movable member 50, the large-diameter hole 42B of the first friction plate 42 arranged in an overlapping manner, and the first 2 Inserted into the deformed hole 46B of the friction plate 46 to be mounted. That is, the rotating shaft 90 is inserted into the circular hole 53 and the cylindrical portion 20 of the movable member 50 to be mounted.

回転軸90は、可動部材50の円形孔53に応じた箇所およびその近傍にかけては、断面円形であると好ましい。   The rotating shaft 90 is preferably circular in cross section at a portion corresponding to the circular hole 53 of the movable member 50 and in the vicinity thereof.

そして、回転軸90は、重なり合う第1摩擦板42の大径孔42B、第2摩擦板46の異形孔46Bの挿通箇所から先端にかけては、断面が異形状で形成されている。その形状としては、異形孔46Bより少し小さい相似形状に形成されている。   The rotating shaft 90 has an irregular cross section from the insertion point to the tip of the large-diameter hole 42B of the first friction plate 42 and the deformed hole 46B of the second friction plate 46 that overlap each other. The shape is similar to that of the modified hole 46B.

回転軸90は、最も後部側に配された第1摩擦板42よりも、先端が後方側に突き抜けて配されている。ここに、調整用部材48が略円筒形であれば、回転軸90の先端を逃がすことができて好ましい。   The rotating shaft 90 is arranged such that the tip penetrates rearward from the first friction plate 42 arranged on the most rear side. Here, if the adjustment member 48 is substantially cylindrical, it is preferable that the tip of the rotating shaft 90 can escape.

以上のように、当該実施形態による電磁アクチュエータ10は、回転軸90を組み合わせて搭載状態とされる。続いて、その動作について説明する。   As described above, the electromagnetic actuator 10 according to the present embodiment is mounted with the rotation shaft 90 combined. Next, the operation will be described.

コイル65に通電していない第1の状態では、交互に重なり合う第1摩擦板42と第2摩擦板46は以下の状態であるため、回転軸90は自在に回転可能な状態になっている。   In the first state in which the coil 65 is not energized, the first friction plate 42 and the second friction plate 46 that are alternately overlapped are in the following state, so that the rotating shaft 90 is freely rotatable.

すなわち、第1の状態では、第1摩擦板42は、大径孔42Bの円形の直径が、回転軸90の異形状に設けられた部分よりも大きく設定されており、回転軸90が回転しても、大径孔42Bを通じて第1摩擦板42には回転軸90の回転は伝達されない。かつ、第1摩擦板42は、回転防止突起42Aが筒部20に設けられた規制溝22内に位置されて配されているため、回転軸90が回転状態であっても、または回転軸90が停止状態であったとしても、それらとは関係なく回転方向に対しては常に回転方向に規制されて停止状態を保っている。   In other words, in the first state, the first friction plate 42 is set such that the circular diameter of the large-diameter hole 42B is larger than the portion provided in the irregular shape of the rotation shaft 90, and the rotation shaft 90 rotates. Even so, the rotation of the rotary shaft 90 is not transmitted to the first friction plate 42 through the large-diameter hole 42B. In addition, since the first friction plate 42 is disposed with the rotation preventing projection 42 </ b> A positioned in the restriction groove 22 provided in the cylindrical portion 20, even if the rotation shaft 90 is in a rotating state or the rotation shaft 90. Even in the stopped state, the rotating direction is always regulated in the rotating direction and the stopped state is maintained regardless of them.

第2摩擦板46は、異形孔46Bが、回転軸90の異形状に設けられた部分よりも少し大きい相似形状である。このため、回転軸90が回転すると、その回転状態が異形孔46Bを通じて第2摩擦板46に伝達され、回転軸90と共廻りする。このとき、第2摩擦板46の回転を妨げないように、第2摩擦板46の外形の設定および筒部20の内壁形状を設定していることは上述したとおりである。そして、回転軸90が回転している状態から停止状態になると、これも異形孔46Bを通じて第2摩擦板46に伝達され、第2摩擦板46は停止状態になる。   The second friction plate 46 has a similar shape in which the modified hole 46 </ b> B is slightly larger than the portion provided in the deformed shape of the rotating shaft 90. For this reason, when the rotating shaft 90 rotates, the rotating state is transmitted to the second friction plate 46 through the deformed hole 46 </ b> B and rotates together with the rotating shaft 90. At this time, the setting of the outer shape of the second friction plate 46 and the inner wall shape of the cylindrical portion 20 are set as described above so as not to prevent the rotation of the second friction plate 46. When the rotating shaft 90 is stopped from the rotating state, this is also transmitted to the second friction plate 46 through the deformed hole 46B, and the second friction plate 46 is stopped.

そして、この第1の状態では、第1摩擦板42と第2摩擦板46は、回転軸90の軸方向となる前後方向には移動可能な状態であり、回転軸90が回転すると、第2摩擦板46のみが共廻りする。なお、第2摩擦板46の回転動作に応じて交互に重なり合う第1摩擦板42と第2摩擦板46とが若干こすれ合うこともあるが、回転軸90の回転を妨げるまでの大きい反力が生成されることはなく、自在に回転軸90は回転可能である。   In this first state, the first friction plate 42 and the second friction plate 46 are movable in the front-rear direction, which is the axial direction of the rotation shaft 90, and when the rotation shaft 90 rotates, Only the friction plate 46 rotates together. The first friction plate 42 and the second friction plate 46 that are alternately overlapped with each other according to the rotation operation of the second friction plate 46 may be slightly rubbed, but a large reaction force until the rotation of the rotating shaft 90 is prevented. The rotating shaft 90 is freely rotatable without being generated.

次に、コイル65に通電した第2の状態では、反力が生成されて回転軸90の回転を妨げる状態になる。   Next, in the second state in which the coil 65 is energized, a reaction force is generated and the rotation of the rotating shaft 90 is prevented.

コイル65に通電すると、コイル65内には前後方向に向う磁束が生じる。   When the coil 65 is energized, a magnetic flux directed in the front-rear direction is generated in the coil 65.

例えば、コイル65内に前方から後方に向う磁束が生じると、この磁束は棒状体70を介してケース30の平板部31に伝わり、平板部31から筒部20に至る。そして、その磁束が、可動部材50に伝達された後に棒状体70に戻るループで伝わる。コイル65内に前方から後方に向う磁束が生じるものにすると、上記とは逆のループで伝わるようになる。   For example, when a magnetic flux directed from the front to the rear is generated in the coil 65, this magnetic flux is transmitted to the flat plate portion 31 of the case 30 via the rod-shaped body 70 and reaches the cylindrical portion 20 from the flat plate portion 31. Then, the magnetic flux is transmitted in a loop returning to the rod-shaped body 70 after being transmitted to the movable member 50. If a magnetic flux is generated in the coil 65 from the front to the rear, the coil 65 is transmitted in a loop opposite to the above.

このループ状で伝わっていく磁束に応じて、離間している可動部材50、ケース30の間には吸引力が発生する。当該構成では、この吸引力が板ばね部材80に設けられた弾性部81のばね力の和よりも大きくなるように、弾性部81の形状や第1の状態でのケース30と可動部材50の離間距離を設定している。   An attractive force is generated between the movable member 50 and the case 30 that are separated from each other in accordance with the magnetic flux that is transmitted in a loop. In this configuration, the shape of the elastic portion 81 and the case 30 and the movable member 50 in the first state are set so that the suction force is greater than the sum of the spring forces of the elastic portion 81 provided on the leaf spring member 80. The separation distance is set.

そして、この吸引力で、回転軸90に沿いつつ移動する可動部材50とケース30との間が近づいていき、可動部材50とケース30の筒部20の前端面とが吸引された第2の状態になる。なお、吸引された第2の状態では、可動部材50とケース30の筒部20の前端面とは僅かな隙間が空く設定にしている。その僅かな隙間は、0.1mm以下程度である。または、各種部材の形成寸法や組み合わせ誤差等の管理が可能であれば、当接するものとしてもよい。   Then, with this suction force, the movable member 50 that moves along the rotation axis 90 and the case 30 approach each other, and the movable member 50 and the front end surface of the cylindrical portion 20 of the case 30 are sucked. It becomes a state. In the sucked second state, a slight gap is set between the movable member 50 and the front end surface of the cylindrical portion 20 of the case 30. The slight gap is about 0.1 mm or less. Alternatively, they may be in contact with each other as long as the formation dimensions and combination errors of various members can be managed.

第1の状態から第2の状態になる際には、押圧部55も相対的にケース30側に近づいていき、最も前方位置の第1摩擦板42に当接し、この第1摩擦板42を後方に押し込んでいく。これによって、第2の状態では、重なり合う第1摩擦板42、第2摩擦板46同士は相互に密着状態に移行する。   When changing from the first state to the second state, the pressing portion 55 also approaches the case 30 side relatively, abuts against the first friction plate 42 at the foremost position, and the first friction plate 42 is moved to the second state. Push backwards. As a result, in the second state, the first friction plate 42 and the second friction plate 46 that overlap each other shift to a close contact state.

そして、第2の状態では、可動部材50に結合されている棒状体70は、Eリング75を介して板ばね部材80に設けられた弾性部81のばね力に抗して後方側に移動した状態になっている。つまり、ケース30に対して棒状体70は相対的に後方に移動し、Eリング75の前面が平板部31の後面から離れた状態になっている。   And in the 2nd state, the rod-shaped body 70 couple | bonded with the movable member 50 moved back against the spring force of the elastic part 81 provided in the leaf | plate spring member 80 via the E ring 75. It is in a state. That is, the rod-like body 70 moves rearward relative to the case 30, and the front surface of the E ring 75 is separated from the rear surface of the flat plate portion 31.

第2の状態に移行すると、回転方向に停止状態である複数の第1摩擦板42と回転軸90と共廻りしている複数の第2摩擦板46との間がそれぞれ密着状態になることによって摩擦が生じ、この摩擦力が回転軸90の回転を妨げる反力となる。   When shifting to the second state, the plurality of first friction plates 42 that are stopped in the rotation direction and the plurality of second friction plates 46 that rotate together with the rotation shaft 90 are brought into close contact with each other. Friction occurs, and this frictional force becomes a reaction force that prevents the rotation of the rotating shaft 90.

なお、この反力の大きさは、第1摩擦板42と第2摩擦板46の相互の密着状態によって左右される。このため、押圧部55での押し込み距離、第1摩擦板42と第2摩擦板46の大きさ、組み合わせ枚数、表面状態などを勘案しつつ適宜決定することで所望の反力が得られるものに実現できる。なお、第1摩擦板42と第2摩擦板46の表面状態として凹凸をつけるなどにしてもよい。また、オイルを介して密着する構成などにしてもよい。   The magnitude of the reaction force depends on the close contact state between the first friction plate 42 and the second friction plate 46. For this reason, a desired reaction force can be obtained by appropriately determining the pressing distance at the pressing portion 55, the sizes of the first friction plate 42 and the second friction plate 46, the number of combinations, the surface state, and the like. realizable. The surface state of the first friction plate 42 and the second friction plate 46 may be uneven. Moreover, you may make it the structure which closely_contact | adheres via oil.

その後、コイル65への通電を停止すると、コイル65内に生じていた磁束がなくなる。このため、可動部材50とケース30の筒部20の前端面との間の吸引状態が解除される。これによって、棒状体70は、板ばね部材80の弾性部81のばね力で再び前方に付勢されて、Eリング75の前面がケース30の平板部31の後面に当接するまで前方に移動する。この棒状体70のケース30に対する相対的な前方への移動で、可動部材50がケース30の筒部20から離間して位置する第1の状態に戻る。   Thereafter, when energization of the coil 65 is stopped, the magnetic flux generated in the coil 65 disappears. For this reason, the suction state between the movable member 50 and the front end surface of the cylindrical portion 20 of the case 30 is released. As a result, the rod-like body 70 is urged forward again by the spring force of the elastic portion 81 of the leaf spring member 80, and moves forward until the front surface of the E-ring 75 contacts the rear surface of the flat plate portion 31 of the case 30. . By the relative forward movement of the rod-shaped body 70 with respect to the case 30, the movable member 50 returns to the first state where the movable member 50 is positioned away from the cylindrical portion 20 of the case 30.

つまり、コイル65への通電を停止すると、可動部材50の押圧部55による押し込み状態も解除され、第1摩擦板42および第2摩擦板46は、前後方向つまり回転軸90の軸方向に移動可能な状態に戻る。   That is, when energization of the coil 65 is stopped, the pressing state by the pressing portion 55 of the movable member 50 is also released, and the first friction plate 42 and the second friction plate 46 can move in the front-rear direction, that is, the axial direction of the rotary shaft 90. Return to the correct state.

以上のように、当該実施形態による電磁アクチュエータ10では、コイル65に通電し、それで生じた磁束を用いて、交互に重なり合う第1摩擦板42と第2摩擦板46との間で摩擦を発生させることができ、その摩擦力を回転軸90の回転の反力とすることができる。そして、コイル65に通電する電力としては、可動部材50の移動が可能となる磁束を得るのみでよいため、モータの回転力で直接的に反力を得る構成の場合よりも消費電力を大きく低減することができる。   As described above, in the electromagnetic actuator 10 according to this embodiment, the coil 65 is energized, and the friction generated between the first friction plate 42 and the second friction plate 46 that are alternately overlapped with each other by using the magnetic flux generated thereby. The frictional force can be used as the reaction force of the rotation of the rotating shaft 90. As the power to be applied to the coil 65, it is only necessary to obtain a magnetic flux that allows the movable member 50 to move, so that the power consumption is greatly reduced as compared with the configuration in which the reaction force is directly obtained by the rotational force of the motor. can do.

また、図1などに示したように、コイル65を左右位置それぞれに配したものとして、それぞれからの磁束が筒部20などに同じ方向に向けて伝わる構成にすると、巻き数の少ないコイル65を用いても所望の吸引力が得られるものを容易に構成することができる。   Further, as shown in FIG. 1 and the like, assuming that the coils 65 are arranged in the left and right positions, and the magnetic flux from each is transmitted to the cylindrical portion 20 and the like in the same direction, the coil 65 having a small number of turns is provided. Even if it uses, what can obtain a desired attraction | suction force can be comprised easily.

そして、電磁アクチュエータ10の搭載箇所としては、各種電子機器の入力操作部に搭載される入力装置が好適であるが、ドアノブなどの回転を伴って入力操作を行う部分に搭載してもよい。さらには、パワーアシストをする装置の回転を伴って動作する関節部や、車両を生産する際などに用いられる各種ロボットの関節部等にも搭載可能である。   And as an installation place of the electromagnetic actuator 10, the input device mounted in the input operation part of various electronic devices is suitable, However, You may mount in the part which performs input operation with rotation, such as a doorknob. Furthermore, it can be mounted on a joint portion that operates with rotation of a device that performs power assist, a joint portion of various robots used in production of a vehicle, or the like.

次に、当該実施形態による電磁アクチュエータ10を組み込んだ入力装置について、ジョイスティック型のものを例として以下に図面を用いて説明する。   Next, an input device incorporating the electromagnetic actuator 10 according to the embodiment will be described below using a joystick type as an example with reference to the drawings.

図6は当該電磁アクチュエータを組み込んだ入力装置の外観斜視図、図7は同入力装置の断面図、図8は同入力装置の分解斜視図、図9は同入力装置の下方から見た分解斜視図、図10は同入力装置の第1筐体を除いた状態での上面図、図11は図10の状態で角度を振って示した斜視図である。   6 is an external perspective view of the input device incorporating the electromagnetic actuator, FIG. 7 is a cross-sectional view of the input device, FIG. 8 is an exploded perspective view of the input device, and FIG. 9 is an exploded perspective view of the input device viewed from below. FIG. 10 is a top view of the input device with the first housing removed, and FIG. 11 is a perspective view showing the angle in the state of FIG.

ジョイスティック型の入力装置100は、図6、図7、図9などから判るように、下方が開口した箱型の第1筐体110と、第1筐体110に結合している板状の第2筐体120とが組み合わせられた略直方体状の外形で、第1筐体110の天面に設けられた孔から操作軸130が上方に突出したものになっている。操作軸130の上端部は、操作用つまみの形状に形成されており、この操作軸130への傾倒操作で使用するものになっている。   As can be seen from FIGS. 6, 7, 9, and the like, the joystick-type input device 100 includes a box-shaped first housing 110 that is open at the bottom and a plate-shaped first housing 110 that is coupled to the first housing 110. The operation shaft 130 protrudes upward from a hole provided in the top surface of the first housing 110 in a substantially rectangular parallelepiped outer shape combined with the two housings 120. The upper end portion of the operation shaft 130 is formed in the shape of an operation knob, and is used for the tilting operation to the operation shaft 130.

操作軸130は、第1ジンバル部材150と第2ジンバル部材170にそれぞれ設けられた長孔内に挿通して配されている(図7〜図9参照)。第1ジンバル部材150と第2ジンバル部材170は、互いに直交する方向に向けて重ねて配されている。   The operation shaft 130 is disposed so as to pass through the long holes provided in the first gimbal member 150 and the second gimbal member 170, respectively (see FIGS. 7 to 9). The first gimbal member 150 and the second gimbal member 170 are arranged so as to overlap in directions orthogonal to each other.

第1ジンバル部材150は、上面視細幅形状で、その一端側に突出形成された第1回転軸152を備えている。他端は第1検出素子210用の第1結合部154に形成されている。第1回転軸152と第1結合部154は同軸上で設けられている。   The first gimbal member 150 has a narrow shape when viewed from above, and includes a first rotating shaft 152 that protrudes from one end thereof. The other end is formed in the first coupling portion 154 for the first detection element 210. The first rotating shaft 152 and the first coupling portion 154 are provided on the same axis.

この第1回転軸152が上述した回転軸90に相当するものであり、第1回転軸152は、電磁アクチュエータ10である第1電磁アクチュエータ310内に上述したように挿入されている。   The first rotating shaft 152 corresponds to the rotating shaft 90 described above, and the first rotating shaft 152 is inserted into the first electromagnetic actuator 310 that is the electromagnetic actuator 10 as described above.

第1電磁アクチュエータ310は、第1電磁アクチュエータ310自体が傾動可能なように、第2筐体120の周縁部に載せて配設されている(図7、図10、図11参照)。   The first electromagnetic actuator 310 is placed on the peripheral edge of the second casing 120 so that the first electromagnetic actuator 310 itself can tilt (see FIGS. 7, 10, and 11).

第1ジンバル部材150の第1結合部154は、第1検出素子210の回転式可動部に結合されている。   The first coupling part 154 of the first gimbal member 150 is coupled to the rotary movable part of the first detection element 210.

第1検出素子210は、回転式可動部が所定角度に回動した際に相応した出力が得られるもの、例えば接触式のものでは可変抵抗器、エンコーダ、非接触式のものでは光式や磁気式のエンコーダなどが用いられている。第1検出素子210は、第2筐体120の下方に配された配線基板500に装着されている。   The first detection element 210 can obtain an output corresponding to the rotation of the rotary movable part when rotated by a predetermined angle. For example, a contact type is a variable resistor, an encoder, and a non-contact type is an optical type or magnetic type. An encoder of a formula is used. The first detection element 210 is attached to the wiring board 500 arranged below the second housing 120.

なお、配線基板500は、第2筐体120に一体化されている。その一体化させるための手段は特に限定されないが、当該実施形態では、下方からねじ511を用いて一体化させている(図8、図9参照)。ここに、配線基板500を一体化させることなく機器側の配線基板を用いて構成してもよい。そして、第2筐体120を第1筐体110に結合させる手段も、同様に限定はされないが、当該実施形態では、下方からねじ512を用いて一体化させたものとしている(図8、図9参照)。   Note that the wiring substrate 500 is integrated with the second housing 120. The means for the integration is not particularly limited, but in the present embodiment, the integration is performed from below using a screw 511 (see FIGS. 8 and 9). Here, the wiring board 500 may be configured using a wiring board on the device side without integrating the wiring board 500. The means for coupling the second casing 120 to the first casing 110 is not limited in the same manner, but in the present embodiment, the second casing 120 is integrated from below with a screw 512 (FIGS. 8 and 8). 9).

第2ジンバル部材170は、上面視細幅形状で、その一端側に突出形成された第2回転軸172を備えている。他端は第2検出素子220用の第2結合部174になっている。第2回転軸172と第2結合部174は同軸上で設けられている。   The second gimbal member 170 has a narrow shape when viewed from above, and includes a second rotating shaft 172 that is formed so as to protrude from one end thereof. The other end is a second coupling portion 174 for the second detection element 220. The second rotating shaft 172 and the second coupling portion 174 are provided coaxially.

この第2回転軸172も上述した回転軸90に相当するものであり、第2回転軸172は、電磁アクチュエータ10である第2電磁アクチュエータ320と記載する。第2電磁アクチュエータ320内に上述したように挿入されている。   The second rotating shaft 172 also corresponds to the rotating shaft 90 described above, and the second rotating shaft 172 is described as a second electromagnetic actuator 320 that is the electromagnetic actuator 10. The second electromagnetic actuator 320 is inserted as described above.

第2電磁アクチュエータ320も、第2電磁アクチュエータ320自体が傾動可能なように、第2筐体120の周縁部に載せて配設されている(図7、図10、図11参照)。   The second electromagnetic actuator 320 is also placed on the periphery of the second housing 120 so that the second electromagnetic actuator 320 can tilt (see FIGS. 7, 10, and 11).

第2ジンバル部材170の第2結合部174は、第2検出素子220の回転式可動部に結合されている。第2検出素子220としては、第1検出素子210と同じものが用いられている。   The second coupling part 174 of the second gimbal member 170 is coupled to the rotary movable part of the second detection element 220. As the second detection element 220, the same element as the first detection element 210 is used.

重なり合っている第1ジンバル部材150と第2ジンバル部材170は、支持部材400で下方から支持されている。操作軸130は、支持部材400の中央孔内に挿通している。   The overlapping first gimbal member 150 and second gimbal member 170 are supported by the support member 400 from below. The operation shaft 130 is inserted into the central hole of the support member 400.

支持部材400の下方にはリング状部材420が配されている。リング状部材420は外枠部内に内側棒状部を備えると共に、外枠部から外方に対となる外側棒状部を備えている。内側棒状部と外側棒状部は直交関係で、それぞれ断面が略円形で設けられている。図7に示したように、操作軸130の下端は内側棒状部にスナップ的に結合されている。そして、外側棒状部の上面は、支持部材400の下面に設けられた円弧状受け部で受けられている。   A ring-shaped member 420 is disposed below the support member 400. The ring-shaped member 420 includes an inner rod-shaped portion in the outer frame portion and an outer rod-shaped portion that is paired outward from the outer frame portion. The inner rod-shaped portion and the outer rod-shaped portion are orthogonal to each other and have a substantially circular cross section. As shown in FIG. 7, the lower end of the operating shaft 130 is snap-coupled to the inner rod-like portion. The upper surface of the outer rod-shaped portion is received by an arc-shaped receiving portion provided on the lower surface of the support member 400.

上記説明から判るように、操作軸130は、リング状部材420の内側棒状部との結合箇所近傍が支点となって、全方位に傾倒可能になっている。   As can be seen from the above description, the operation shaft 130 can be tilted in all directions, with the vicinity of the coupling portion with the inner rod-shaped portion of the ring-shaped member 420 serving as a fulcrum.

そして、操作軸130が傾倒した際には、第1ジンバル部材150と第2ジンバル部材170は支持部材400上でそれぞれ相応する角度で回動動作をする。その回動状態に応じて、対応する第1検出素子210や第2検出素子220から所定出力が得られ、それらの出力から操作軸130の傾倒方向や傾倒角度が検出できるようになっている。なお、操作軸130が傾倒した後に、操作軸130が元の中立位置に戻るための中点復帰機構を付加した構成にすると好ましい。   When the operation shaft 130 is tilted, the first gimbal member 150 and the second gimbal member 170 rotate on the support member 400 at angles corresponding to each other. A predetermined output is obtained from the corresponding first detection element 210 or second detection element 220 according to the rotation state, and the tilt direction or tilt angle of the operation shaft 130 can be detected from these outputs. Note that it is preferable to add a midpoint return mechanism for returning the operation shaft 130 to the original neutral position after the operation shaft 130 is tilted.

そして、リング状部材420の下方位置には、押圧体440を介して押しボタンスイッチ460が配されている。押しボタンスイッチ460は自己復帰型で配線基板500に実装されている。なお、第2筐体120には、押しボタンスイッチ460の配設位置に応じた箇所に貫通孔が形成されている。   A push button switch 460 is disposed below the ring-shaped member 420 via a pressing body 440. The push button switch 460 is a self-returning type and is mounted on the wiring board 500. The second casing 120 has a through hole at a location corresponding to the position where the push button switch 460 is disposed.

ここで、第1電磁アクチュエータ310自体や第2電磁アクチュエータ320自体は、所定角度まで、その全体が傾動可能に配されていることは上述したとおりである。その構成についての説明を続いて行う。   Here, as described above, the first electromagnetic actuator 310 itself and the second electromagnetic actuator 320 themselves are arranged to be tiltable up to a predetermined angle. Next, the configuration will be described.

第1電磁アクチュエータ310は、側方に十字形状で突出形成された第1係合部313(電磁アクチュエータ10の係合部33に相当)を備えており、図10や図11にも示したように、その第1係合部313には第1コイルバネ315、第2コイルバネ317が装着されている。第1コイルバネ315は、第1係合部313と第1筐体110の天面との間で所定の圧縮状態になっている。また、第2コイルバネ317は、第1係合部313と第2筐体120の上面との間で所定の圧縮状態になっている。両者から第1電磁アクチュエータ310に加わるばね力は、操作軸130を操作していない状態では同等で、第1電磁アクチュエータ310は水平な配置状態を保っている。   The first electromagnetic actuator 310 includes a first engagement portion 313 (corresponding to the engagement portion 33 of the electromagnetic actuator 10) that protrudes in a cross shape on the side, as shown in FIG. 10 and FIG. In addition, a first coil spring 315 and a second coil spring 317 are attached to the first engaging portion 313. The first coil spring 315 is in a predetermined compression state between the first engagement portion 313 and the top surface of the first housing 110. The second coil spring 317 is in a predetermined compressed state between the first engagement portion 313 and the upper surface of the second housing 120. The spring force applied from both to the first electromagnetic actuator 310 is the same when the operation shaft 130 is not operated, and the first electromagnetic actuator 310 maintains a horizontal arrangement state.

第2電磁アクチュエータ320も第1電磁アクチュエータ310と同様で、図10や図11にも示したように、側方に十字形状で突出形成された第2係合部323には第3コイルバネ325、第4コイルバネ327が装着されている。第3コイルバネ325は、第2係合部323と第1筐体110の天面との間で所定の圧縮状態で配され、第4コイルバネ327は、第1係合部313と第2筐体120の上面との間で所定の圧縮状態で配されている。両者から第2電磁アクチュエータ320に加わるばね力は、操作軸130を操作していない状態では同等で、第2電磁アクチュエータ320は水平な配置状態を保っていることも第1電磁アクチュエータ310の場合と同じである。   The second electromagnetic actuator 320 is the same as the first electromagnetic actuator 310, and as shown in FIGS. 10 and 11, the second engagement portion 323 formed to protrude in a cross shape on the side has a third coil spring 325, A fourth coil spring 327 is attached. The third coil spring 325 is disposed in a predetermined compression state between the second engagement portion 323 and the top surface of the first housing 110, and the fourth coil spring 327 includes the first engagement portion 313 and the second housing. Between the upper surface of 120, it is arranged in a predetermined compression state. The spring force applied from both to the second electromagnetic actuator 320 is the same when the operation shaft 130 is not operated, and the second electromagnetic actuator 320 is maintained in a horizontal arrangement state as in the case of the first electromagnetic actuator 310. The same.

以上のように、ジョイスティック型の入力装置100は構成されている。   As described above, the joystick type input device 100 is configured.

その動作は、操作軸130を傾倒させると、上述したように第1ジンバル部材150や第2ジンバル部材170が相応する回動動作をして、対応する第1検出素子210や第2検出素子220から所定出力が得られる。   As described above, when the operation shaft 130 is tilted, the first gimbal member 150 and the second gimbal member 170 perform corresponding rotation operations as described above, and the corresponding first detection element 210 and second detection element 220 are correspondingly moved. A predetermined output is obtained.

ここで、この入力装置100では、第1ジンバル部材150に対応させて第1電磁アクチュエータ310を配設し、第2ジンバル部材170に対応させて第2電磁アクチュエータ320を配設したものとして、操作時の反力が得られるものとしている。   Here, in this input device 100, it is assumed that the first electromagnetic actuator 310 is disposed corresponding to the first gimbal member 150, and the second electromagnetic actuator 320 is disposed corresponding to the second gimbal member 170. The reaction force of time can be obtained.

つまり、第1電磁アクチュエータ310に通電すると、第1電磁アクチュエータ310において、重なり合って交互に配されている複数の第1摩擦板42と複数の第2摩擦板46とが互いに密着状態になって第1回転軸152の回転を妨げるようになる。   That is, when the first electromagnetic actuator 310 is energized, in the first electromagnetic actuator 310, the plurality of first friction plates 42 and the plurality of second friction plates 46 that are alternately arranged in an overlapping manner are in close contact with each other. The rotation of the one rotation shaft 152 is prevented.

第2電磁アクチュエータ320に通電すると、同様に、第2電磁アクチュエータ320において、重なり合って交互に配されている複数の第1摩擦板42と複数の第2摩擦板46とが互いに密着状態になって第2回転軸172の回転を妨げるようになる。   When the second electromagnetic actuator 320 is energized, similarly, in the second electromagnetic actuator 320, the plurality of first friction plates 42 and the plurality of second friction plates 46 that are alternately arranged in an overlapping manner are in close contact with each other. The rotation of the second rotating shaft 172 is prevented.

言い換えると、第1電磁アクチュエータ310や第2電磁アクチュエータ320への通電制御をすることによって、操作軸130の傾倒操作時などに反力が得られるものとして提供することができる。その際に、必要とする電力は、モータを用いて直接的に反力とするものに対して省電力化が図られたものにできることも上述したとおりである。   In other words, by controlling the energization of the first electromagnetic actuator 310 and the second electromagnetic actuator 320, it can be provided that a reaction force can be obtained when the operation shaft 130 is tilted. At this time, as described above, the necessary power can be reduced to a power that is directly counteracted using a motor.

上記通電制御の通電するタイミングは特に限定はされない。例えば、操作軸130が所定角度で傾倒したことが検出された際に行われたり、所定方向への傾倒操作のみが可能なように行われる等があげられる。または、操作軸130の中立位置から30°までが傾倒可能範囲としてある場合、その30°の傾倒までの間の10°毎に短時間通電するなどであってもよい。または、傾倒角度以外に、傾倒が開始された時間を基準にして通電するなどであってもよい。   The timing for energizing the energization control is not particularly limited. For example, it is performed when it is detected that the operating shaft 130 is tilted at a predetermined angle, or is performed so that only a tilting operation in a predetermined direction is possible. Alternatively, when the tiltable range is from the neutral position of the operation shaft 130 to 30 °, it may be energized for a short time every 10 ° until the 30 ° tilt. Alternatively, in addition to the tilt angle, energization may be performed based on the time when the tilt is started.

さらに、この入力装置100では、第1電磁アクチュエータ310と第2電磁アクチュエータ320を、それぞれ自体が全体的に傾動可能なように第2筐体120上に配している。   Further, in the input device 100, the first electromagnetic actuator 310 and the second electromagnetic actuator 320 are arranged on the second casing 120 so that each can be tilted as a whole.

これであれば、第1電磁アクチュエータ310、第2電磁アクチュエータ320のいずれか、またはその両者に通電して、操作軸130の傾倒時に反力が得られるようになった後に、引き続いて同じ方向に大きい力で傾倒操作がされると、第1電磁アクチュエータ310、第2電磁アクチュエータ320のいずれか、またはその両者そのもの自体が傾動して第2筐体120に当接する。これによって、その後の操作軸130の傾倒操作が規制されるものに実現できる。   In this case, after energizing either one or both of the first electromagnetic actuator 310 and the second electromagnetic actuator 320 to obtain a reaction force when the operation shaft 130 is tilted, it continues in the same direction. When the tilting operation is performed with a large force, one of the first electromagnetic actuator 310 and the second electromagnetic actuator 320, or both of them itself tilts and comes into contact with the second housing 120. Thereby, it can be realized that the subsequent tilting operation of the operation shaft 130 is restricted.

この第1電磁アクチュエータ310、第2電磁アクチュエータ320そのものを傾動させるのは所謂機械的な構成で実現しているため、その際に電力は必要としない。なお、この第1電磁アクチュエータ310、第2電磁アクチュエータ320自体の傾動動作は、操作軸130が反力で停止状態になった後でのさらなる操作軸130への傾倒操作によって起こるものとすればよい。   The tilting of the first electromagnetic actuator 310 and the second electromagnetic actuator 320 itself is realized by a so-called mechanical configuration, and no electric power is required at that time. Note that the tilting operation of the first electromagnetic actuator 310 and the second electromagnetic actuator 320 itself may be caused by a further tilting operation to the operation shaft 130 after the operation shaft 130 is stopped by the reaction force. .

そして、第1電磁アクチュエータ310自体の傾動時には、第1コイルバネ315、第2コイルバネ317が対応する伸縮状態になる。そして、操作力が除かれると、第1コイルバネ315と第2コイルバネ317は元の釣り合ったばね力の状態に復元する。つまり、これらの復元するばね力で、第1電磁アクチュエータ310そのものの傾動状態は、元の水平な配設状態に戻る。   When the first electromagnetic actuator 310 itself is tilted, the first coil spring 315 and the second coil spring 317 are in a correspondingly expanded / contracted state. When the operating force is removed, the first coil spring 315 and the second coil spring 317 are restored to the original balanced spring force state. That is, with these restoring spring forces, the tilting state of the first electromagnetic actuator 310 itself returns to the original horizontal arrangement state.

また、第2電磁アクチュエータ320自体の傾動時には、第3コイルバネ325、第4コイルバネ327が対応する伸縮状態になる。その他は上述した第1電磁アクチュエータ310自体の傾動時と同じであるため、説明は省略する。   Further, when the second electromagnetic actuator 320 itself is tilted, the third coil spring 325 and the fourth coil spring 327 are in a corresponding expansion / contraction state. The rest is the same as that of the tilting of the first electromagnetic actuator 310 itself, and a description thereof will be omitted.

操作軸130を下方に押し込むと、操作軸130が下方に移動する。これに応じて、操作軸130が結合されているリング状部材420で押圧体440が下方に押し下げられて押しボタンスイッチ460がスイッチングされる。   When the operation shaft 130 is pushed downward, the operation shaft 130 moves downward. In response to this, the pressing body 440 is pushed downward by the ring-shaped member 420 to which the operation shaft 130 is coupled, and the push button switch 460 is switched.

押し込み力を除くと、押しボタンスイッチ460は元の状態に自己復帰し、この押しボタンスイッチ460の自己復帰力によって、押圧体440やリング状部材420、リング状部材420に結合している操作軸130が押し上げられ、押し込み前の状態に戻る。   When the pushing force is removed, the push button switch 460 self-resets to its original state, and the operation shaft coupled to the pressing body 440, the ring-shaped member 420, and the ring-shaped member 420 by the self-returning force of the push button switch 460. 130 is pushed up to return to the state before pushing.

以上のように、この入力装置100では、第1電磁アクチュエータ310、第2電磁アクチュエータ320に通電することによって、操作軸130の傾倒操作時に反力が得られるものとして提供できる。そして、その通電で消費する電力消費は少なく抑えられ、各種電子機器の入力操作部等に搭載して用いることができる。または、入力操作を必要とする箇所に適宜搭載することも可能である。   As described above, this input device 100 can be provided as a reaction force obtained when the operation shaft 130 is tilted by energizing the first electromagnetic actuator 310 and the second electromagnetic actuator 320. And the power consumption consumed by the energization can be suppressed to be small, and can be used by being mounted on an input operation unit or the like of various electronic devices. Alternatively, it can be appropriately mounted at a place where an input operation is required.

本発明による電磁アクチュエータは、ジョイスティック型の入力装置等に組み込み可能で、これを用いたジョイスティック型の入力装置は、モータを使用したものよりも省電力化を図りつつ入力装置の操作軸に反力が与えられるものに実現できる。このために、当該電磁アクチュエータおよびそれを用いた入力装置は、主に各種電子機器の入力操作部用の入力装置を始めとして各種の入力操作する部位を構成する際等に有用である。   The electromagnetic actuator according to the present invention can be incorporated in a joystick type input device or the like, and the joystick type input device using the electromagnetic actuator is more reactive than the one using a motor while reducing the power consumption. Can be realized. For this reason, the electromagnetic actuator and an input device using the electromagnetic actuator are mainly useful when configuring various input operation parts including an input device for an input operation unit of various electronic devices.

10 電磁アクチュエータ
20 筒部
22 規制溝
30 ケース
31 平板部
32 コイル保持部
33 係合部
42 第1摩擦板
42A 回転防止突起
42B 大径孔
46 第2摩擦板
46B 異形孔
48 調整用部材
48A ドライバー溝
50 可動部材
53 円形孔
55 押圧部
60 ボビン
65 コイル
70 棒状体
75 Eリング
80 板ばね部材
81 弾性部
82 結合部材
90 回転軸
100 入力装置
110 第1筐体
120 第2筐体
130 操作軸
150 第1ジンバル部材
152 第1回転軸
154 第1結合部
170 第2ジンバル部材
172 第2回転軸
174 第2結合部
210 第1検出素子
220 第2検出素子
310 第1電磁アクチュエータ
313 第1係合部
315 第1コイルバネ
317 第2コイルバネ
320 第2電磁アクチュエータ
323 第2係合部
325 第3コイルバネ
327 第4コイルバネ
400 支持部材
420 リング状部材
440 押圧体
460 押しボタンスイッチ
500 配線基板
511、512 ねじ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Electromagnetic actuator 20 Cylinder part 22 Restriction groove 30 Case 31 Flat plate part 32 Coil holding part 33 Engagement part 42 1st friction board 42A Anti-rotation protrusion 42B Large diameter hole 46 2nd friction board 46B Deformed hole 48 Adjustment member 48A Driver groove DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 Movable member 53 Circular hole 55 Press part 60 Bobbin 65 Coil 70 Rod-like body 75 E ring 80 Leaf spring member 81 Elastic part 82 Coupling member 90 Rotating shaft 100 Input device 110 1st housing 120 2nd housing 130 Operation shaft 150 1st 1 gimbal member 152 first rotation shaft 154 first coupling portion 170 second gimbal member 172 second rotation shaft 174 second coupling portion 210 first detection element 220 second detection element 310 first electromagnetic actuator 313 first engagement portion 315 First coil spring 317 Second coil spring 320 Second electromagnetic actuator Eta 323 second engaging portion 325 third coil spring 327 fourth coil spring 400 supporting member 420 ring member 440 pressing body 460 push button switch 500 wiring board 511 and 512 screw

Claims (6)

収納部を備えたケースと、
前記収納部に挿入される回転軸と、
前記収納部に配され、前記回転軸の回転方向に回転規制がされて前記回転軸の軸方向に移動可能な複数の第1摩擦板と、
前記第1摩擦板に重ねて前記軸方向に移動可能に前記収納部に配され、前記回転軸と共廻り可能に係合する複数の第2摩擦板と、
前記第1摩擦板及び前記第2摩擦板を前記ケースとの間で挟み、前記軸方向に移動可能に配された磁性体製の可動部材と、
通電時に前記ケースと前記可動部材との間を吸引するコイルとを備え、
前記コイルに通電していない第1の状態では、前記可動部材は前記ケースから離間して位置し、
前記コイルに通電した第2の状態では、前記ケースと前記可動部材とが吸引状態になって、前記可動部材が前記第1摩擦板及び前記第2摩擦板を押し込んで前記第1摩擦板と前記第2摩擦板の間を密着状態に移行させる電磁アクチュエータ。
A case with a storage section;
A rotating shaft inserted into the storage unit;
A plurality of first friction plates that are arranged in the storage unit and are restricted in rotation in the rotation direction of the rotation shaft and movable in the axial direction of the rotation shaft;
A plurality of second friction plates that are arranged on the storage portion so as to be movable in the axial direction so as to overlap the first friction plates, and engage with the rotation shaft so as to be able to rotate together;
A movable member made of a magnetic material, which is disposed so as to be movable in the axial direction, with the first friction plate and the second friction plate sandwiched between the case and the case;
A coil for attracting between the case and the movable member when energized,
In the first state where the coil is not energized, the movable member is positioned away from the case,
In a second state in which the coil is energized, the case and the movable member are in a sucked state, and the movable member pushes the first friction plate and the second friction plate into the first friction plate and the An electromagnetic actuator for shifting between the second friction plates to a close contact state.
前記第1摩擦板、前記第2摩擦板が配された箇所の左右位置それぞれに前記コイルが設けられた請求項1記載の電磁アクチュエータ。 The electromagnetic actuator according to claim 1, wherein the coil is provided at each of left and right positions where the first friction plate and the second friction plate are disposed. 前記第1の状態では、前記可動部材は前記ケースから離れる方向に付勢されている請求項1記載の電磁アクチュエータ。 The electromagnetic actuator according to claim 1, wherein in the first state, the movable member is biased in a direction away from the case. 前記第1摩擦板、前記第2摩擦板の配置位置を調整する調整用部材をさらに備えた請求項1記載の電磁アクチュエータ。 The electromagnetic actuator according to claim 1, further comprising an adjustment member for adjusting an arrangement position of the first friction plate and the second friction plate. 請求項1〜4のいずれか一つに記載の電磁アクチュエータが用いられ、傾倒可能に配された操作軸にジンバル部材が係合し、前記ジンバル部材に設けられた前記回転軸に前記電磁アクチュエータを組み合わせて構成した入力装置。 The electromagnetic actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein a gimbal member is engaged with an operation shaft that is tiltably disposed, and the electromagnetic actuator is mounted on the rotation shaft provided on the gimbal member. An input device configured in combination. 前記電磁アクチュエータ自体が傾動可能に配された請求項5記載の入力装置。 The input device according to claim 5, wherein the electromagnetic actuator itself is tiltably arranged.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US11269369B2 (en) 2017-02-20 2022-03-08 Hans Heidolph GmbH Operating element for a laboratory device
WO2023047537A1 (en) * 2021-09-24 2023-03-30 任天堂株式会社 Directional input device and controller

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