JP2019213411A - Vibration type actuator and personal care device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動型アクチュエータおよび振動型アクチュエータを備えた電気かみそり、電動歯ブラシ、電動ヘアトリマーなどのパーソナルケア装置に関する。 The present invention relates to a vibration type actuator and a personal care device such as an electric razor, an electric toothbrush, and an electric hair trimmer equipped with the vibration type actuator.
振動型アクチュエータを用いるパーソナルケア装置の1つである電気かみそりとして、例えば特許文献1に開示されるものがある。 As an electric shaver which is one of personal care devices using a vibration type actuator, there is one disclosed in Patent Document 1, for example.
特許文献1の電気かみそりは、ボディの一端部にブレードを配し、ブレードをボディに対して振動させる圧電素子をボディに結合する構成となっている。このような構成の電気かみそりは、圧電素子を駆動源とすることにより小型、軽量、省電力とすることができる。 The electric razor of Patent Document 1 has a configuration in which a blade is disposed at one end of a body and a piezoelectric element that vibrates the blade with respect to the body is coupled to the body. The electric shaver having such a configuration can be reduced in size, weight, and power saving by using a piezoelectric element as a drive source.
しかしながら、前記従来の電気かみそりの構成では、体毛を良好に切断するための振幅の確保が難しいという課題がある。また、大きな振幅を得るために有効である共振を利用した場合に、圧電素子が共振による慣性力によって、変形の限界を超えて破損する課題を有していた。 However, the configuration of the conventional electric razor has a problem that it is difficult to ensure an amplitude for cutting hairs well. In addition, when using resonance that is effective for obtaining a large amplitude, there is a problem that the piezoelectric element is damaged beyond the limit of deformation due to inertial force due to resonance.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、駆動手段の破損を防止しつつ共振によりブレードなどの作用体の振幅を大きくすることができる振動型アクチュエータ、および振動型アクチュエータを用いたパーソナルケア装置の提供を目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and a vibration type actuator capable of increasing the amplitude of an action body such as a blade by resonance while preventing breakage of the driving means, and personal care using the vibration type actuator The purpose is to provide a device.
上記目的を達成するために、本発明の1つである振動型アクチュエータは、対象物に力を及ぼして影響を与える作用体を振動させる振動型アクチュエータであって、電圧または磁界により伸縮する駆動手段と、伸縮方向において前記駆動手段の両端部にそれぞれ取り付けられる取付部と、前記伸縮方向と交差する方向において前記駆動手段を挟んで並び、前記作用体に接続される2つの出力部と、2つの前記取付部と2つの前記出力部とを環状となるように連結し、前記駆動手段の伸縮に基づき2つの前記出力部の間を拡縮させる4つの連結部と、前記出力部の間が広がる方向に圧力を付与する予圧手段とを備える。 In order to achieve the above object, a vibration type actuator according to one aspect of the present invention is a vibration type actuator that vibrates an acting body that exerts a force on an object, and that expands and contracts by a voltage or a magnetic field. Mounting portions respectively attached to both end portions of the driving means in the extending / contracting direction, two output portions arranged in a direction intersecting the extending / contracting direction with the driving means interposed therebetween, and connected to the operating body, The connecting portion and the two output portions are connected in a ring shape, and four connecting portions that expand and contract between the two output portions based on expansion and contraction of the driving means, and a direction in which the space between the output portions expands. And a preloading means for applying pressure.
これによって、駆動手段が伸縮すると、2つの出力部が駆動手段の変位に対し、大きな振幅で振動させることができる。さらに、予圧手段の付勢力により駆動手段が伸縮方向に予め圧縮されていることで、振動型アクチュエータを共振状態で動作させた場合でも駆動手段が破損しない伸び量で駆動できるため、小型又は薄型構造でありながら、作用体を大きな振幅で振動させることが可能となる。 As a result, when the driving means expands and contracts, the two output units can vibrate with a large amplitude with respect to the displacement of the driving means. Further, since the driving means is pre-compressed in the expansion / contraction direction by the urging force of the preloading means, even when the vibration actuator is operated in a resonance state, the driving means can be driven with an extension amount that does not break, so a small or thin structure However, the effector can be vibrated with a large amplitude.
本発明の振動型アクチュエータおよび振動型アクチュエータを備えたパーソナルケア装置は、共振状態で駆動させて作用体の振幅を大きくした場合でも、駆動手段の破損を防止することができる。 The vibration type actuator of the present invention and the personal care device provided with the vibration type actuator can prevent the driving means from being damaged even when driven in a resonance state to increase the amplitude of the acting body.
次に、本発明に係る振動型アクチュエータおよびパーソナルケア装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Next, embodiments of the vibration type actuator and the personal care device according to the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. The numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connecting forms of the constituent elements, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
また、図面は、本発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。 In addition, the drawings are schematic diagrams in which emphasis, omission, and ratio adjustment are appropriately performed to show the present invention, and may differ from actual shapes, positional relationships, and ratios.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における振動型アクチュエータを備えたパーソナルケア装置の1つである電気かみそりを示す斜視図である。図2は、実施の形態1におけるパーソナルケア装置を分解して示す斜視図である。図3は、実施の形態1におけるパーソナルケア装置が備える振動型アクチュエータを示す斜視図である。図4は、実施の形態1におけるパーソナルケア装置が備える振動型アクチュエータを示す平面図である。図5は、実施の形態1における振動型アクチュエータに作用体が取り付けられた状態を示す斜視図である。これらの図に示すように実施の形態1における、パーソナルケア装置200は、刃部材として機能する作用体202を髭などの体毛に作用させて体毛を切断する電気かみそりであり、作用体202を駆動させる振動型アクチュエータ100と、肌を作用体202に直接触れさせないカバー部材204と、振動型アクチュエータ100を駆動させる駆動回路(不図示)などを格納した箱状の基体205とを備えている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view showing an electric razor which is one of personal care devices provided with a vibration type actuator according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view showing the personal care device according to the first embodiment. FIG. 3 is a perspective view showing a vibration type actuator provided in the personal care device according to the first embodiment. FIG. 4 is a plan view showing a vibration type actuator provided in the personal care device according to the first embodiment. FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the action body is attached to the vibration type actuator in the first embodiment. As shown in these drawings, the
振動型アクチュエータ100は、電圧または磁界により伸縮する圧電素子や磁歪素子などを備える駆動手段110と、駆動手段110の伸縮幅を拡大することができる変換機構120と、変換機構120に予圧を与える予圧手段130とを備えている。また、振動型アクチュエータ100は、基体205などに設けられた保持部251により保持されている。
The
駆動手段110は、電圧または磁界の少なくとも一方により一軸方向に伸縮する素子であれば特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、駆動手段110として直方体の圧電素子が採用されている。駆動手段110は、印加する電圧に応じて長手方向に伸縮変形をする。
The
変換機構120は、全体視環状の機構であり、変換機構120の内方に配置された駆動手段110の伸縮を駆動手段110の伸縮方向(図中X軸方向)と交差(立体交差含む)する方向軸(例えば図中Y軸方向)上の他の部分の拡縮に変換する。変換機構120は、全周の長さと駆動手段110の伸縮方向の長さとの関係により、駆動手段110の振幅を出力部において拡大することもでき、また駆動手段110の力を出力部において増大させることも可能である。別の表現で表すと、図4に示す一方の出力部122と連結部123との接続部と、他方の出力部122と連結部123との接続部との間隔DOと、一方の取付部121と連結部123との接続部と、他方の取付部121と連結部123との接続部との間隔DIとの関係により、駆動手段110の振幅を出力部において拡大することもでき、また駆動手段110の力を出力部において増大させることも可能である。本実施の形態の場合、刃部材である作用体202を用いて体毛を切断する電気かみそりに振動型アクチュエータ100が適用されるため、変換機構120は、振幅を拡大できるように設定されている。
The
本実施の形態の場合、変換機構120は、図3、図4に示すように、取付部121と、出力部122と、連結部123とを備えている。
In the case of the present embodiment, the
取付部121は、駆動手段110の伸縮方向において駆動手段110の両端部にそれぞれ接続される変換機構120の部分である。本実施の形態の場合、取付部121は、矩形柱状の部分であり、変換機構120において駆動手段110の伸縮方向に対向状に2箇所設けられている。また、取付部121には、駆動手段110の長手方向の端部を差し込むための溝が内方に向かって対向状にそれぞれ設けられている。
The
取付部121と駆動手段110との接続方法は、特に限定されるものではなく、締結部材を用いる方法や接着剤を用いる方法を例示することができる。本実施の形態の場合、取付部121と駆動手段110とは、ずれ動かないような方策、例えば図中Y軸方向における溝との嵌合、および締結部材や接着剤などによる図中Z軸方向の固定などがなされている。
The connection method of the
出力部122は、駆動手段110の伸縮方向(図中X軸方向)と交差する方向(図中Y軸方向)において駆動手段110を挟んで並び、作用体202にそれぞれ接続される2つの部分である。出力部122は、駆動手段110の伸縮を伸縮方向とは異なる方向の振動として出力する部分である。伸縮方向における駆動手段110の長さと2つの取付部の長さとの和よりも、2つの出力部122の距離が短くなるように変換機構120全体が設定されている。これにより、2つの出力部122の拡縮幅は、駆動手段110の伸縮幅よりも大きくなる。なお、伸縮方向における駆動手段110の長さと2つの取付部の長さとの和よりも、2つの出力部122の距離が長くなるように変換機構120全体を設定することにより、2つの出力部122に基づき得られる力は、駆動手段110が発生させる力よりも大きくなる。
The
本実施の形態の場合、変換機構120において、出力部122は、矩形柱状の部分であり、変換機構120において駆動手段110の伸縮方向と直交する方向に駆動手段110挟んで2箇所設けられている。なお、出力部122の厚さが連結部123の厚さと同じでも構わない。
In the case of the present embodiment, in the
連結部123は、2つの取付部121と2つの出力部122とを環状となるように連結し、駆動手段110の伸縮に基づき2つの出力部122の間を拡縮させる4つの部分である。連結部123は、1つの取付部121と1つの出力部122とをそれぞれ連結し、駆動手段110による2つの取付部121の拡縮を2つの出力部122の拡縮に変換する。変換機構120において、連結部123は、矩形板状の部分であり、一対の取付部121、および一対の出力部122が配置される面に対し直交するように配置されている。
The connecting
本実施の形態の場合、連結部123の厚さは、取付部121、および出力部122の厚さよりも薄い。これにより、連結部123は、厚さ方向(変換機構120の内方から外方に向かう方向)においては弾性変形して撓むことができ、他の方向については剛体的に振る舞う。従って、連結部123は、取付部121の拡縮のエネルギーをほとんどロスすることなく出力部122の拡縮に変換することが可能である。
In the case of the present embodiment, the thickness of the connecting
また、振動型アクチュエータ100の非動作時において、一対の出力部122の間隔が、一対の取付部121の間隔よりも短くなるように設定されている。具体的には、一方の出力部122と連結部123との接続部と、他方の出力部123と連結部123との接続部との間隔DO(図4参照)が、一方の取付部121と連結部123との接続部と、他方の取付部121と連結部123との接続部との間隔DIよりも短くなるように連結部123の長さが設定される。これにより、前述の通り、駆動手段110の伸縮量よりも2つの出力部122の拡縮量を大きくすることができる。また、一対の出力部122間の最小間隔は、出力部122の並び方向における取付部121の最大幅よりも広くなるように設定されている。
In addition, when the
取付部121、および出力部122と連結部123との接続方法は、特に限定されるものではなく、ヒンジを用いた接続方法や、溶接、機械的嵌め合いなどを例示することができる。本実施の形態の場合、取付部121、出力部122、および連結部123は、ばね鋼等を素材として一体に形成されている。これにより、変換機構120の組立が不要になり、振動型アクチュエータ100のさらなる小型化を図ることができる。
The connection method of the
なお、取付部121、および出力部122は、連結部123から内方に突出状に配置されているが、駆動手段110が伸縮した場合でも、出力部122と駆動手段110が当接しないように連結部123の長さが設定されている。
Note that the mounting
予圧手段130は、出力部122の間が広がる方向に出力部122に対して圧力を付与する部材である。予圧手段130の構造は、特に限定されるものではなく、出力部122を変換機構120の外方から引っ張る方向に付勢する構造でも、出力部122の間から外方に向けて付勢する構造でも構わない。本実施の形態の場合、予圧手段130は、出力部122の間に駆動手段110を跨ぐように配置され、出力部122の間が広がる方向に圧力を付与している。このように、出力部122の間に予圧手段130を配置することにより、振動型アクチュエータ100の小型化を図ることが可能となる。
The
予圧手段130の形状は、駆動手段110に干渉することなく出力部122を付勢できるものであれば特に限定されるものではない。本実施の形態の場合、予圧手段130は、内方に予圧手段130を刺し通すことのできる円環状の形状であるが、矩形の環状などであっても構わない。また、予圧手段130は、円弧形状や矩形の環状を2分割した様な形状であっても構わない。
The shape of the preload means 130 is not particularly limited as long as the
予圧手段130の材質は、特に限定されるものではなく、ばね鋼などの金属や樹脂など駆動手段110に与える予圧に従い任意に選択される。ここで、予圧手段130が駆動手段110に与える予圧とは、振動型アクチュエータ100の非動作時において、変換機構120を介して伸縮方向に駆動手段110を圧縮した状態で維持できる圧力である。具体的に例えば、予圧手段130を設けることなく振動型アクチュエータ100を振動させた場合における駆動手段110の振幅と、振動型アクチュエータ100の共振周波数、または、振動型アクチュエータ100に作用体202が取り付けられた状態の共振周波数で駆動手段を振動させた際の駆動手段110の振幅との差分程度縮む様な予圧を与える。
The material of the preload means 130 is not particularly limited, and is arbitrarily selected according to the preload applied to the drive means 110 such as metal such as spring steel or resin. Here, the preload applied to the
次に、振動型アクチュエータ100を備えたパーソナルケア装置200を説明する。振動型アクチュエータ100は、全体視略楕円環形状の弾性体であり、略楕円状断面の長軸方向(図中X軸方向)に沿って延在するように配置し、取付部121の間に架橋状に圧入などで隙間なく駆動手段110を収容する。振動型アクチュエータ100の短軸方向(図中Y軸方向)の頂点にあたる部分に出力部122が配置される。取付部121と出力部122とは、弾性変形可能な連結部123で連結されている。
Next, the
保持部251(図2参照)は、作用体202が取り付けられた状態の振動型アクチュエータ100の振動の節の部分で振動型アクチュエータ100を基体205に対して保持する部分である。本実施の形態の場合、振動型アクチュエータ100は、長軸回りにおいても回転対称形であり、短軸周りに置いても回転対称形であるため、保持部251は、長軸と短軸の交点を含む領域を保持している。具体的には、駆動手段110の振動方向の中間位置近傍を保持部251が保持している。
The holding portion 251 (see FIG. 2) is a portion that holds the
保持部251の振動型アクチュエータ100を保持する方法は、特に限定されるものではないが、保持部251は、長軸、および短軸に直交するZ軸方向に基体205から突出状に設けられており、長軸方向(X軸方向)の中点をとおる駆動手段110の外周の四面を囲む様にして保持することで、基体205に振動型アクチュエータ100を固定している。また予圧手段130を回避して駆動手段110を保持できる形状となっている。
A method of holding the
保持部251の長軸方向の厚さは、つまり、長軸方向において保持部251が駆動手段110を拘束する厚さはできる限り、薄い方が好ましい。一方、振動型アクチュエータ100の振動に対し揺れ動きにくい剛性を備えることが好ましい。
The thickness of the holding
保持部251によって保持された振動型アクチュエータ100は、保持部251以外には接触することなく動作することができる。これにより、接触によるロスを防止して、効率よく作用体202を振動させることが可能となる。
The
刃部材である作用体202は、図5に示すように、変換機構120の出力部122と接続され、バネなどによってカバー部材204の内面に接触するよう一定の力で付勢されている。
As shown in FIG. 5, the
ここで、本実施の形態における各部の具体的な設計例としては、以下の通りである。なお、具体的数値の記載は設計例を示すに過ぎず、発明を限定するものではない。 Here, a specific design example of each part in the present embodiment is as follows. In addition, description of a specific numerical value is only a design example, and does not limit the invention.
駆動手段110は、X方向に10mm、Y方向に3mm、Z方向に2mmの直方体である。変換機構120は、変換機構120の外形は、X方向(長軸方向)に20mm、Y方向(短軸方向)に14.7mm、長軸および短軸に直交するZ方向に7mmの略楕円形の環状である。連結部123の短手の長さ(厚さ)を1.0mm、連結部123の仮想延長線と駆動手段110の長軸方向の仮想延長線(伸縮方向軸)とで成す角度は11°である。
The driving means 110 is a rectangular parallelepiped of 10 mm in the X direction, 3 mm in the Y direction, and 2 mm in the Z direction. The
保持部251は、駆動手段110の長軸方向(X軸方向)の中点をとおる外周の四面を囲み、X方向に0.1mmである。
The holding
刃部材である作用体202はX方向に5mm、Y方向に20mm、Z方向に6mmである。
The
予圧手段130は外形をX方向に3mm、Y方向に8mm、Z方向に7mmとし、厚みを一律0.5mmである。 The preload means 130 has an outer shape of 3 mm in the X direction, 8 mm in the Y direction, 7 mm in the Z direction, and a uniform thickness of 0.5 mm.
予圧手段130のバネ定数は400N/mmであり、変換機構120の出力部122側面に予圧手段130が0.25mm変形する(100Nの付勢力を有する)よう配置され、変換機構120を介して駆動手段110をX方向に0.05mm圧縮する。
The spring constant of the preload means 130 is 400 N / mm, and the preload means 130 is disposed on the side of the
出力部122の振幅を大きくするためには、駆動手段110はX方向の変位が大きく、連結部123の仮想延長線と駆動手段110の長軸方向の仮想延長線とで成す角度が小さく、予圧手段130のバネ定数が小さいことが望ましい。
In order to increase the amplitude of the
以上のように構成されたパーソナルケア装置200について、以下その動作、作用を説明する。
About the
図6は、実施の形態1における振動型アクチュエータの動作を矢印を用いて示した図である。同図に示すように、駆動手段110が備える圧電素子に電圧を印加すると、X方向に圧電素子が伸びる。駆動手段110の伸びに伴い、2つの取付部121の間隔は、駆動手段110の伸びと同程度X方向に広がる。2つの取付部121の間隔の拡張に伴い、連結部123の取付部121に接続されている部分は、取付部121の広がりに伴って、X軸方向にそれぞれ広がる。
FIG. 6 is a diagram illustrating the operation of the vibration type actuator according to the first embodiment using arrows. As shown in the figure, when a voltage is applied to the piezoelectric element included in the
それにより連結部123の出力部122に接続されている部分は、駆動手段110に向かってY方向にそれぞれ変位する。変換機構120のY方向(短軸)は、X方向(長軸)に対し短いため、X方向の変位に対しY方向は大きく変位する。それに伴い、2つの出力部122が同程度Y方向に近づくように変位し、それに伴い、2つの作用体202が同程度Y方向に近づくように変位する。
As a result, the portion of the connecting
以上により、図7に示すように、出力部122に固定された作用体202は、出力部122と共に相互に反対方向に大きく変位する。
As described above, as shown in FIG. 7, the
さらに、作用体202が取り付けられた振動型アクチュエータ100の共振周波数で駆動手段110を駆動させた場合は、作用体202が駆動する慣性力が変換機構120を介して駆動手段110に回生され、電圧印加による変位より大きな変位が発生する。
Further, when the
一方、圧電素子に印加した電圧を解除、または逆電位を印加すると、X方向に圧電素子が縮み、上記と逆の動き、つまり、図6に示す矢印の逆の動きとなる。具体的には、駆動手段110が縮むことに伴い、2つの取付部121の間隔も狭くなる。2つの取付部121の間隔の減少に伴い、連結部123の取付部121に接続されている部分もそれぞれ間隔が減少する。
On the other hand, when the voltage applied to the piezoelectric element is released or a reverse potential is applied, the piezoelectric element contracts in the X direction, and the movement reverse to the above, that is, the movement opposite to the arrow shown in FIG. Specifically, as the driving
それにより連結部123の出力部122に接続されている部分は、駆動手段110から遠ざかるようにY方向にそれぞれ変位する。変換機構120のY方向(短軸)は、X方向(長軸)に対し短いため、X方向の変位に対しY方向は大きく変位する。それに伴い、2つの出力部122が同程度Y方向に遠ざかるように変位し、それに伴い、2つの作用体202が同程度Y方向に遠ざかるように変位する。
Thereby, the part connected to the
以上のように、圧電素子に印加する電圧を変化させることで、振動型アクチュエータ100は、駆動手段110の僅かな伸縮をテコの原理で作用体202の大きな拡縮に変換することができる。例えば、変換機構120が本実施の形態の大きさの場合、駆動手段110の伸縮の5倍程度の振幅で作用体202を振動させることができる。また、構造体の共振周波数で駆動手段110が備える圧電素子に電圧を印加した場合、変換機構120が共振して、10倍以上の拡縮に拡大し出力することが可能となる。
As described above, by changing the voltage applied to the piezoelectric element, the
さらに、予圧手段130により共振による伸び分を予め圧縮させているため、圧電素子が限界以上に引き延ばされて破壊することなく、大きな振幅で振動させることができる。従って、さらに10倍の振幅に拡大して出力することも可能となる。 Furthermore, since the elongation due to resonance is compressed in advance by the preloading means 130, the piezoelectric element can be vibrated with a large amplitude without being stretched beyond the limit and broken. Therefore, it is also possible to output the signal further enlarged to 10 times the amplitude.
(実施の形態2)
振動型アクチュエータ100、および振動型アクチュエータ100を備えたパーソナルケア装置200の実施の形態2について説明する。なお、前記実施の形態1と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの(部分)には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態1と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。
(Embodiment 2)
The
図8、図9は、実施の形態2の振動型アクチュエータ100を示している。これらの図に示すように、予圧手段130は、変換機構120と接触していない箇所にスリット131を備えている。
8 and 9 show the
出力部122の振動の振幅を大きくするためには、駆動手段110のX方向の変位が大きくすることが好ましい。また、連結部123の仮想延長線と駆動手段110の長軸方向の仮想延長線とで成す角度を小さくすることが好ましい。また、予圧手段130のバネ定数が小さいことが望ましい。
In order to increase the amplitude of vibration of the
本実施の形態の場合、予圧手段130にスリット131を設けることにより予圧手段130のバネ定数が小さくすることができる。これにより予圧手段130による駆動手段110の伸縮への影響を抑制できるため、作用体202を高速、大振幅かつ高推力で振動させることが可能となる。本実施の形態では作用体202は電気かみそりであるため、濃い髭なども問題なく剃り上げることができる。
In the case of the present embodiment, the spring constant of the preload means 130 can be reduced by providing the preload means 130 with the
本実施の形態で採用される円形筒形状の予圧手段130の具体的な設計例としては、予圧手段130の外形は、X方向に3mm、Y方向に8mm、Z方向に7mm、厚みを一律0.5mmであり、中央のスリット131の幅は1mmである。このとき、予圧手段130のバネ定数は200N/mmであり、変換機構120の出力部122側面に予圧手段130が0.5mm変形する(100Nの付勢力を有する)よう配置され、変換機構120を介して駆動手段110をX方向に0.05mm圧縮する。
As a specific design example of the circular
なお、保持部251は、図10に示すように、スリット131に刺し通された状態で駆動手段110を保持しても構わない。
As shown in FIG. 10, the holding
(実施の形態3)
振動型アクチュエータ100、および振動型アクチュエータ100を備えたパーソナルケア装置200の実施の形態3について説明する。なお、前記実施の形態1、2と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの(部分)には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態1と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。
(Embodiment 3)
Embodiment 3 of the
図11、図12は、実施の形態3における振動型アクチュエータを示している。なお、予圧手段130は、図示されていないが、実施の形態3の振動型アクチュエータ100も予圧手段130を備えている。これらの図に示すように、振動型アクチュエータ100の駆動手段110は、固定部材111と、駆動手段110の伸縮方向(X軸方向)において、固定部材111の両側にそれぞれ接続される2つの駆動部材112とを備えている。本実施形態では駆動部材112は、圧電素子である。
11 and 12 show the vibration type actuator in the third embodiment. Although the preload means 130 is not shown, the
ここで、本実施の形態における各部の具体的な設計例としては、駆動部材112は、X方向に3mm、Y方向に3mm、Z方向に2mmの直方体である。固定部材111は、焼入鋼などの硬度の高い材料で構成され、X方向に5mm、Y方向に3mm、Z方向に2mmの直方体であり、予圧手段130よりもX方向において長く設定されている。
Here, as a specific design example of each part in the present embodiment, the
上記差異をふまえて、本発明の第3の実施形態におけるパーソナルケア装置200の動作について、以下その動作、作用を説明する。
Based on the above differences, the operation and action of the
2つの駆動部材112は一端が固定部材111と接続されているため、他端側にX方向の変位が出力される。それに伴い、取付部121が同程度X方向に変位する。これ以降は、上記第1の実施形態と同様である。
Since one end of each of the two
固定部材111は、任意の形状に自由に設計が可能であるため、確実に振動型アクチュエータ100の節で基体205に対して固定でき、薄い保持部251が曲がって揺れることによる駆動手段110の伸縮の拡大率の損失を軽減できる。さらに、駆動部材112が基体205に直接保持されないため、圧電素子である駆動部材112の破損の可能性を軽減することができる。
Since the fixing
また、図13に示すように駆動手段110の振動方向において、固定部材111が予圧手段130よりも長いため、保持部251が、予圧手段130を跨ぐように固定部材111の2箇所で保持することができる。これにより振動型アクチュエータ100を安定した状態で保持することができる。
Further, as shown in FIG. 13, since the fixing
(実施の形態4)
振動型アクチュエータ100を備えたパーソナルケア装置200の実施の形態4について説明する。なお、前記実施の形態1、2、3と同様の作用や機能、同様の形状や機構や構造を有するもの(部分)には同じ符号を付して説明を省略する場合がある。また、以下では実施の形態1と異なる点を中心に説明し、同じ内容については説明を省略する場合がある。
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the
図14は、実施の形態3における作用体及び振動型アクチュエータを示す斜視図である。同図に示すように、パーソナルケア装置200は、作用体202に取り付けられる錘203を備えている。
FIG. 14 is a perspective view showing an action body and a vibration type actuator in the third embodiment. As shown in the figure, the
錘203の材質は、特に限定されるものではないが、比重が大きいものが好ましく、例えばタングステン、真鍮などを例示することができる。これらは工業的に入手可能であり、加工なども可能である。
The material of the
錘203の取り付け位置は作用体202が好ましく、錘203の形状は、作用体202の振動方向(Y軸方向)における作用体202の長さと同程度の形状が好ましい。錘203のY軸方向に垂直な断面形状は特に限定されるものではなく、長方形、正方形、丸などを例示することができる。
The
本実施の形態の場合、錘203は、刃部材として機能する4本の作用体202にそれぞれ2個ずつ作用体202を挟むように取り付けられている。錘203の形状を具体的に例示すると、X方向に1mm、Y方向に18mm、Z方向に3mmの隅部が丸められた直方体である。
In the case of the present embodiment, two
以上のように、錘203を備えたパーソナルケア装置200によれば、パーソナルケア装置200において振動型アクチュエータ100を共振動作させた場合、変換機構120を介して大きな慣性力が得られるため、作用体202では、駆動手段110の僅かな振幅を50倍以上の振幅に拡大し出力される。また、錘203が着けられた作用体202を高速、高推力で駆動させるため、他の物に与える影響を大きくすることができ、パーソナルケア装置200が電気かみそりの場合、濃い髭も問題なく剃り上げることができる。
As described above, according to the
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本発明に含まれる。 The present invention is not limited to the above embodiment. For example, another embodiment realized by arbitrarily combining the components described in this specification and excluding some of the components may be used as an embodiment of the present invention. In addition, the present invention includes modifications obtained by making various modifications conceivable by those skilled in the art without departing from the gist of the present invention, that is, the meaning of the words described in the claims. It is.
例えば、上記実施の形態1〜4においてパーソナルケア装置200として電気かみそりを例示したが、パーソナルケア装置200はこれに限定されるものではない。例えば、パーソナルケア装置200が人の手で把持されて使用される電動歯ブラシの場合、作用体202はブラシとなる。また、パーソナルケア装置200としては、ヘアトリマー、美顔器など、人間や動物に対して作用させるものばかりでなく、草刈り機、彫刻機など、植物や物質に対して作用させるものでも構わない。
For example, although the electric razor is illustrated as the
また、錘203は、作用体202の高推力を得るためばかりでなく、図15に示す様に、2つの出力部122それぞれ取り付けられる作用体202の重量が異なる場合、錘203を用いてバランスを図ってもよい。図15の場合、出力部122の両方に作用体202が取り付けられているが、出力部122の一方にのみ作用体202が取り付けられている場合、錘203をカウンターウエイトとして他方の出力部122に取り付けても構わない。
Further, the
以上のように本発明は、振動により対象物に力を及ぼして対象物に影響を与える電気かみそり、電動歯ブラシ、電動ヘアトリマー、美顔器、草刈り機、彫刻機などに利用可能である。 As described above, the present invention can be used for an electric razor, an electric toothbrush, an electric hair trimmer, a facial instrument, a mowing machine, an engraving machine, etc. that exerts a force on an object by vibration and affects the object.
100 振動型アクチュエータ
110 駆動手段
111 固定部材
112 駆動部材
120 変換機構
121 取付部
122 出力部
123 連結部
130 予圧手段
131 スリット
200 パーソナルケア装置
202 作用体
203 錘
204 カバー部材
205 基体
251 保持部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
電圧または磁界により伸縮する駆動手段と、
伸縮方向において前記駆動手段の両端部にそれぞれ取り付けられる取付部と、
前記伸縮方向と交差する方向において前記駆動手段を挟んで並び、前記作用体に接続される2つの出力部と、
2つの前記取付部と2つの前記出力部とを環状となるように連結し、前記駆動手段の伸縮に基づき2つの前記出力部の間を拡縮させる4つの連結部と、
前記出力部の間が広がる方向に圧力を付与する予圧手段と
を備える振動型アクチュエータ。 A vibration type actuator that vibrates an acting body by exerting a force on an object,
Driving means that expands and contracts by voltage or magnetic field;
Attachment portions respectively attached to both end portions of the driving means in the expansion and contraction direction;
Two output units arranged across the drive means in a direction intersecting the expansion and contraction direction, and connected to the working body,
Connecting the two attachment parts and the two output parts in an annular shape, and four connecting parts for expanding and contracting between the two output parts based on expansion and contraction of the driving means;
A vibration-type actuator comprising preloading means for applying pressure in a direction in which the space between the output parts spreads.
請求項1に記載の振動型アクチュエータ。 The vibration type actuator according to claim 1, wherein the preload means is disposed between the output units.
請求項1または2に記載の振動型アクチュエータ。 3. The vibration type actuator according to claim 1, wherein the preload means includes a slit at a position not in contact with the output unit.
対象物に力を及ぼして影響を与える作用体と、
前記振動型アクチュエータの前記駆動手段の振動の節部分を保持する保持部を有する基体とを備える
パーソナルケア装置。 The vibration type actuator according to any one of claims 1 to 3,
An agent that exerts a force on an object to influence it;
A personal care device comprising a base having a holding portion for holding a vibration node portion of the driving means of the vibration actuator.
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