JP2700066B2 - 操作感触測定方法及びその装置 - Google Patents

操作感触測定方法及びその装置

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JP2700066B2
JP2700066B2 JP4315291A JP31529192A JP2700066B2 JP 2700066 B2 JP2700066 B2 JP 2700066B2 JP 4315291 A JP4315291 A JP 4315291A JP 31529192 A JP31529192 A JP 31529192A JP 2700066 B2 JP2700066 B2 JP 2700066B2
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茂喜 藤原
都男 原
司 法上
毅 神田橋
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は押し釦スイッチのような
操作部材の操作感触を測定するための操作感触測定方法
及びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】各種操作部材の操作感触を測定するにあ
たっては、従来、特開平4−258729号公報に示さ
れたもののように、歪ゲージ等を用いた力センサーを操
作部に接触させ、モータ駆動で力センサーあるいは操作
部材を駆動することで、力−ストローク曲線を得てい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この場合、歪ゲージの
ような力センサーは力で力で変位する部材の変位を測定
することで力を得るものであるために、ノイズが大きく
て、微妙な操作感触データを得ることは困難であった。
また、操作方向の1自由度の操作感触しか操作感触デー
タを得ることができないものであった。そして力センサ
ーが必要であって構成部材も多いものであった。本発明
はこのような点に鑑み為されたものであり、その目的と
するところは微妙な操作感触データを確実に且つ容易に
得ることができる操作感触測定方法及び装置を提供する
にあり、また操作方向だけでなく、がたつきや傾きとい
った点も含めた操作感触を測定することができる操作感
触測定方法及び装置を提供するにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】しかして本発明に係る操
作感触測定方法は、操作部材の操作部にリニアアクチュ
エータである電磁駆動部材の可動部を当接させて、操作
部材の操作部の位置と力との関係を、電磁駆動部材の可
動部の位置と電磁駆動部材の駆動電流との関係から求め
ることに特徴を有しており、本発明に係る操作感触測定
装置は、リニアアクチュエータである電磁駆動部材によ
って直線駆動される可動部と、操作部材の操作部に当接
させた可動部の位置を検出する位置センサーと、位置セ
ンサーの出力値を基に電磁駆動部材に流す電流を制御す
る制御回路と、電磁駆動部材の駆動電流値から操作部の
操作に必要な力を求める力検出部とを備えていることに
特徴を有している。
【0005】
【作用】本発明によれば、電磁駆動部材の可動部の位置
と電磁駆動部材の駆動電流とから、操作部の位置と力と
の相関特性を知るものであり、力を電流値から直接導く
ことができる。この時、操作部材の操作部に操作部材の
操作方向と同方向に可動部を駆動自在として、操作部の
操作方向の特性を測定するだけでなく、電磁駆動部材の
可動部を操作部材の操作方向と直交する方向にも駆動自
在とすれば、操作部材の操作部の横ずれ特性も測定する
ことができ、電磁駆動部材の可動部を操作部材の操作方
向と直交する方向の軸回りに駆動自在とすれば、操作部
の傾き特性も測定することができ、電磁駆動部材の可動
部を操作部材の操作方向の軸回りにも駆動自在とすれ
ば、操作部の回転トルク特性も測定することができる。
そして、操作部材の操作部を駆動するリニアクチュエー
タである電磁駆動部材の駆動電流値から操作部の操作に
必要な力を求めるものであるために、力センサーを別途
必要としないものである。
【0006】また、測定装置において、可動部に6自由
の動きを行わせる複数の電磁駆動部と、可動部の6自
由度の動きによる位置検出を行う複数の位置センサーと
を設ければ、上記の全測定を行うことができる。
【0007】
【実施例】以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述す
ると、たとえば操作部材が押し釦スイッチSWである場
合、押し釦である操作部4の操作方向と同方向に可動部
を駆動することができる電磁リニアアクチュエータのよ
うな電磁駆動部材2を設けて、この電磁駆動部材2にお
ける可動部を上記操作部4に当接させ、電磁駆動部材2
で可動部を介して操作部4を押し込む。この時、可動部
の位置から操作部の位置を、可動部の駆動に必要な電流
から操作部4にかかる反力をデータとして取り出すこと
ができるから、操作部4の押し込み方向がZ負方向であ
るとすると、図1に示すように、Z負方向に可動部を微
少移動させてはその時の反力Fzを測定することを、F
z測定限界に達するまで、つまり操作部4が押し込まれ
てしまうまで繰り返し、その後、可動部をZ正方向に微
少移動させつつ反力Fzを測定していくことで、図2
(b)に示すように、操作部4の押し込み操作についての
ヒステリシス特性も反映された力−ストローク曲線を得
ることができる。
【0008】そして、上記測定にあたり、電磁駆動部材
2による可動部の駆動方向を操作部4の操作方向Zと直
交する方向X,Yにも駆動自在として、図3及び図4に
示すように、一定力をZ負方向に与えた状態で、X方向
及びY方向に可動部を微少移動させてこの時に電磁駆動
部材2に必要な力から反力Fx,Fyを測定すること
で、操作部4の横ずれについての力−ストローク曲線も
得ることができる。図では反力Fxについてのみ示して
いるが、反力Fyについても同様に検出することができ
る。
【0009】また、電磁駆動部材2による可動部の駆動
方向を操作部4の操作方向Zと直交する方向X,Yの軸
回りにも駆動自在として、図5及び図6に示すように、
一定力をZ負方向に与えた状態でX,Y軸まわりに可動
部を微少回転させればこの時に電磁駆動部材2に必要な
力からモーメントMx,Myを測定することで、回転角
θx,θyとモーメントMx,Myとの相関を知ること
ができる。なお、図では回転角θxとモーメントMxと
だけを示している。
【0010】更に電磁駆動部材2の可動部を操作部4の
操作方向Zの軸回りにも駆動自在として、図7及び図8
に示すように、一定力をZ負方向に与えた状態でZ軸ま
わりに可動部を微少回転させてこの時に電磁駆動部材2
に必要な力から回転トルクTzを測定することで、回転
角θxとトルクTzとの相関を知ることができる。な
お、上記横ずれや傾き、モーメント、トルク等の計測に
際して、X,Y方向の移動量、X,Y軸回りの回転角θ
x,θy、Z軸回りの回転角θzを測定することができ
るようにしておくのはもちろんである。
【0011】このような測定のための装置1の一例を図
9に示す。これは図1及び図2に示した測定に対応する
もので、永久磁石21とコイル20及び鉄心22からな
るボイスコイルモータ型の電磁駆動部材2におけるコイ
ル枠が、ベース10に設けた空気軸受11によって浮上
支持されている可動部12に連結されており、可動部1
2の一端には位置センサー3が対向配置され、可動部1
2の他端には操作部材である押し釦スイッチSWの操作
部4に当接する作用部13が設けられている。
【0012】そして位置センサー3による位置検出値を
基に電磁駆動部材2に流す電流を制御するPD制御回路
Cが設けられている。位置センサー3の出力からストロ
ークZを、電磁駆動部材2に流す電流から操作部4の押
し込みに必要な力F(Fz)を得ることができ、図に示
すような力−ストローク曲線をグラフ化表示することが
できる。
【0013】図10に示す測定装置1は、前述の反力F
z,Fx,Fyと、モーメントMx,MyとトルクTz
の6つを同時に測定可能としているもので、Z軸まわり
の回転を可動部12に行わせるために、可動部12の周
囲に等間隔で配設された3つのリニアアクチュエータ型
電磁駆動部1a,1b,1cと、Z軸方向の可動部12
の駆動及びX,Y軸回りの可動部12の駆動を行うため
に可動軸12の周囲に等間隔で配設された3つのリニア
アクチュエータ型電磁駆動部1d,1e,1fとを設
け、さらにZ軸方向の位置と、X,Y軸方向の位置と、
X,Y軸回りの回転角θx,θyと、Z軸回りの回転角
θzの6自由度を計測するための都合6つの位置センサ
ー3とを設けたものである。各位置センサー3の出力に
基づいて各電磁駆動部1a〜1fをフィードバック制御
することにより、可動部12の姿勢(位置及び力)を上
記6自由度の範囲で制御することができる。なお、6個
の電磁駆動部1a〜1fが発生するローレンツ力の相互
作用を考慮してフィードバック制御の演算を行う必要が
あるために、行列演算を高速処理することができるマイ
クロコンピュータで制御回路を構成して、各位置センサ
ー3の出力はこの制御回路にインターフェースを介して
入力し、制御回路から出力される制御出力はアンプを介
して電磁駆動部1a〜1fに印加する。
【0014】なお、以上の説明では、電磁駆動部材2に
よって可動部12を介して操作部材の操作部4を駆動し
ているが、操作部材側を可動部12に向けて動かすこと
で、操作部4が可動部12で押されるようにして、この
時の操作部材の移動量と、可動部12を定位置に保つの
に必要な電磁駆動部材2の電流値とから、上記各測定を
行うようにしてもよいのはもちろんである。
【0015】
【発明の効果】以上のように本発明は、操作部材の操作
部にリニアアクチュエータである電磁駆動部材の可動部
を当接させて、操作部材の操作部の位置と力との関係
を、電磁駆動部材の可動部の位置と電磁駆動部材の駆動
電流との関係から求めるものであり、力は駆動電流から
直接導くことができるために、歪ゲージ等を用いた力セ
ンサーで力を測定する場合に比してノイズがなくて微妙
な操作感触データを確実に且つ容易に得ることができ
操作感触を的確に測定することができるものである。ま
た、この時の電磁駆動部材の可動部の駆動方向を選択す
ることで、操作方向だけでなく、がたつきや傾きといっ
た点も含めた操作感触を測定することができる。
【0016】そしてリニアクチュエータである電磁駆動
部材によって直線駆動される可動部と、操作部材の操作
部に当接させた可動部の位置を検出する位置センサー
と、位置センサーの出力値を基に電磁駆動部材に流す電
流を制御する制御回路と、電磁駆動部材の駆動電流値か
ら操作部の操作に必要な力を求める力検出部とを備えて
いる測定装置においては、上記操作感触の的確な測定を
力センサーを別途必要とせずに少ない機材で容易に行う
ことができるものであり、また可動部に6自由度の動き
を行わせる複数の電磁駆動部と、可動部の6自由度の動
きによる位置検出を行う複数の位置センサーとを設けた
ならば、操作方向や横ずれや傾きといった上記全測定を
一つの測定装置で行うことができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】測定方法の一例を示すフローチャートである。
【図2】(a)は同上の測定方法を示す概念図、(b)は測定
で得た力−ストローク曲線図である。
【図3】測定方法の他例を示すフローチャートである。
【図4】(a)は同上の測定方法を示す概念図、(b)は測定
で得た力−ストローク曲線図である。
【図5】測定方法の更に他の例を示すフローチャートで
ある。
【図6】(a)(b)は同上の測定方法を示す概念図、(c)は
測定で得たモーメント−回転角曲線図である。
【図7】測定方法の別の例を示すフローチャートであ
る。
【図8】(a)(b)は同上の測定方法を示す概念図、(c)は
測定で得たトルク−回転角曲線図である。
【図9】測定装置の一実施例の説明図である。
【図10】(a)は他の測定装置の斜視図、(b)は概念図で
ある。
【符号の説明】 2 電磁駆動部材 4 操作部 12 可動部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 法上 司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 神田橋 毅 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−258729(JP,A) 特開 昭61−265294(JP,A) 特開 昭60−69529(JP,A) 特開 昭61−28835(JP,A) 特開 平1−263503(JP,A)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 操作部材の操作部にリニアアクチュエー
    タである電磁駆動部材の可動部を当接させて、操作部材
    の操作部の位置と力との関係を、電磁駆動部材の可動部
    の位置と電磁駆動部材の駆動電流との関係から求めるこ
    とを特徴とする操作感触測定方法。
  2. 【請求項2】 電磁駆動部材の可動部を操作部材の操作
    方向と同方向に駆動自在として、操作部の操作方向の特
    性を測定することを特徴とする請求項1記載の操作感触
    測定方法。
  3. 【請求項3】 電磁駆動部材の可動部を操作部材の操作
    方向と直交する方向に駆動自在として、操作部材の操作
    部の横ずれ特性を測定することを特徴とする請求項1記
    載の操作感触測定方法。
  4. 【請求項4】 電磁駆動部材の可動部を操作部材の操作
    方向と直交する方向の軸回りに駆動自在として、操作部
    の傾き特性を測定することを特徴とする請求項1記載の
    操作感触測定方法。
  5. 【請求項5】 電磁駆動部材の可動部を操作部材の操作
    方向の軸回りに駆動自在として、操作部の回転トルク特
    性を測定することを特徴とする請求項1記載の操作感触
    測定方法。
  6. 【請求項6】 リニアアクチュエータである電磁駆動部
    材によって直線駆動される可動部と、操作部材の操作部
    に当接させた可動部の位置を検出する位置センサーと、
    位置センサーの出力値を基に電磁駆動部材に流す電流を
    制御する制御回路と、電磁駆動部材の駆動電流値から操
    作部の操作に必要な力を求める力検出部とを備えている
    ことを特徴とする操作感触測定装置。
  7. 【請求項7】 可動部に6自由度の動きを行わせる複数
    の電磁駆動部と、可動部の6自由度の動きによる位置検
    出を行う複数の位置センサーとを備えていることを特徴
    とする請求項6記載の操作感触測定装置。
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