JP6105116B1 - 操作装置及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】駆動ユニットの昇降機構部への組み付け作業性に優れた操作装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】本体部１３０と、本体部１３０に対して移動可能に支持され、この移動を行なうために駆動力を受ける被駆動部１２１を備えた昇降機構部１２０と、本体部１３０に取り付けられ、昇降機構部１２０を回転歯車に備えられた駆動ピン２３により駆動する駆動ユニット２００と、を有し、昇降機構部１２０は、駆動ユニット２００が本体部１３０に装着される際に、駆動ピン２３が回転歯車の回転により被駆動部１２１に収容される溝部１２２を備えて操作装置を構成する。【選択図】図５

Description

本発明は、操作装置及びその製造方法に関する。
指先等で操作してそのなされた操作を検出する操作検出部と、操作検出部を昇降可能にする昇降機構部と、昇降機構部を駆動して操作検出部に振動を与えることで触覚を呈示する駆動ユニットと、駆動ユニットに流れる電流を制御する制御部と、を備えた操作装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１に記載の操作装置は、本体に昇降機構部を介して操作検出部が支持されると共に、歯車機構により構成された駆動ユニットが取り付けられている。昇降機構部にはアンダー形状の溝部を有し、駆動ユニットの突起部がその溝部に組み込まれている。昇降機構部の溝部と駆動ユニットの突起部とは、カム機構を構成し、駆動ユニットの突起部が制御部により駆動されることにより、昇降機構部の溝部を介して、操作検出部に振動を与えることで所定の触覚呈示動作を行なう構成とされている。
特開２０１４−１４６１４８号公報
しかし、特許文献１の操作装置は、昇降機構部にアンダー形状の溝部を有するので、駆動ユニットを組み付ける際に作業性が悪いという問題があった。すなわち、本体に昇降機構部を組み付け、昇降機構部のアンダー形状の溝部（コの字形状）へ駆動ユニットの突起部を組み付ける際に、斜め方向から組み付ける必要があり、気がかり作業になり、組み付け作業が容易ではないという問題があった。
従って、本発明の目的は、駆動ユニットの昇降機構部への組み付け作業性に優れた操作装置及びその製造方法を提供することにある。
［１］本発明は、上記目的を達成するため、本体部と、前記本体部に対して移動可能に支持され、この移動を行なうために駆動力を受ける被駆動部を備えた昇降機構部と、前記本体部に取り付けられ、前記昇降機構部を回転歯車に備えられた駆動ピンにより駆動する駆動ユニットと、を有し、前記昇降機構部は、前記駆動ユニットが前記本体部に装着される際に、前記駆動ピンが前記回転歯車の回転により前記被駆動部に収容される溝部を備えている、ことを特徴とする操作装置を提供する。
［２］前記本体部は、前記駆動ユニットが前記本体部に組み込まれる際に、前記昇降機構部に対して直線的に移動するようにガイドするガイド部を有することを特徴とする上記［１］に記載の操作装置であってもよい。
［３］本発明は、上記目的を達成するため、本体部と、前記本体部に対して移動可能に支持され、この移動を行なうために駆動力を受ける被駆動部を備えた昇降機構部と、前記本体部に取り付けられ、前記昇降機構部を回転歯車に備えられた駆動ピンにより駆動する駆動ユニットと、をそれぞれ準備する準備工程と、前記本体部に対して、前記本体部に対して移動可能に支持され、この移動を行なうために駆動力を受ける被駆動部を備えた昇降機構部を組付ける昇降機構部組付工程と、前記駆動ユニットを、前記昇降機構部に対して直線的に移動させて組み付ける駆動ユニット組付工程と、前記駆動ユニット組付工程により、前記駆動ピンが一方向に回転付勢された前記回転歯車により、前記溝部に沿って移動して前記溝部に収容される駆動ピン組付工程と、を有することを特徴とする操作装置の製造方法を提供する。
本発明によれば、駆動ユニットの昇降機構部への組み付け作業性に優れた操作装置及びその製造方法を提供することができる。
図１は、本発明の実施の形態に係る操作装置の全体構成を示す立体斜視図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る操作装置の駆動ユニットを図１のＹＺ平面で断面して見た断面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る駆動ユニットを全体的に示す立体斜視図である。 図４は、本発明の実施の形態に係る駆動ユニットを歯車回転軸の方向から見た正面図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、駆動ユニットを昇降機構部へ組み付ける工程を順に示す組付工程図である。
図１は、本発明の実施の形態に係る操作装置の全体構成を示す立体斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る操作装置の駆動ユニットを図１のＹＺ平面で断面して見た断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る駆動ユニットを全体的に示す立体斜視図である。また、図４は、本発明の実施の形態に係る駆動ユニットを歯車回転軸の方向から見た正面図である。以下、本発明の好適な実施の形態をこれらの図面に基づいて具体的に説明する。
（本発明の実施の形態）
（操作装置１００の全体構成）
図１、２に示すように、操作装置１００は、指先等で操作してそのなされた操作を検出する操作検出部１１０と、操作検出部１１０を昇降可能にする昇降機構部１２０と、昇降機構部１２０を駆動して操作検出部１１０に振動を与えることで触覚を呈示する駆動ユニット２００と、駆動ユニット２００に流れる電流を制御する制御部、等を有して構成されている。
本発明の実施の形態に係る操作装置１００は、本体部１３０と、本体部１３０に対して移動可能に支持され、この移動を行なうために駆動力を受ける被駆動部１２１を備えた昇降機構部１２０と、本体部１３０に取り付けられ、昇降機構部１２０を回転歯車に備えられた駆動ピン２３により駆動する駆動ユニット２００と、を有し、昇降機構部１２０は、駆動ユニット２００が本体部１３０に装着される際に、駆動ピン２３が回転歯車の回転により被駆動部１２１に収容される溝部１２２を備えて概略構成されている。
図１に示すように、操作検出部１１０は、操作者が指等でタッチ等するタッチセンサである。この操作検出部１１０には、昇降機構部１２０が設けられている。この昇降機構部１２０により、操作検出部１１０は、本体部１３０に対して上下方向に移動可能に支持されている。
一方、図２、３に示すように、駆動ユニット２００は、本体部１３０に対して装着される。駆動ユニット２００は、図２で示すように、本体部１３０に対して装着された状態では、駆動ピン２３が昇降機構部１２０の溝部１２２に移動可能に係合して装着されている。この溝部１２２は、昇降機構部１２０の被駆動部１２１に形成されたカム溝である。すなわち、図２に示すように、駆動ピン２３は、昇降機構部１２０の被駆動部１２１に形成されたアンダー形状（コ字形状）の溝部（カム溝）に係合して、カム機構を構成している。これにより、駆動ユニット２００の駆動ピン２３が駆動されると、溝部１２２（カム溝）を介して被駆動部１２１が上下方向に移動し、昇降機構部１２０、操作検出部１１０が上下方向に移動する。このように、操作検出部１１０に振動を与えることで所定の触覚呈示動作を行なう構成とされている。
（駆動ユニット２００）
図２、３、４に示すように、駆動ユニット２００は、第１歯車１０と、第１歯車１０と噛合して、トルク伝達を行なう第２歯車２０と、を有し、第１歯車１０または第２歯車２０の少なくとも一方が扇型歯車であって、第１歯車１０及び第２歯車２０は、組み付けの際の歯車回転方向のガイド部１２、２２を相互に有して概略構成されている。
（第１歯車１０）
第１歯車１０は、図３、図４に示すように、平歯車であって、例えば、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン、ポリアセタール）等の樹脂製である。第１歯車１０は、図２に示すように、ピッチ円ＰＣ１の周上の所定範囲にのみ歯部（歯の突起部分）１０ａを有する扇型歯車として形成されている。
第１歯車１０の回転中心は、取付け穴部１１とされ、モータ５０のモータシャフト５１に取り付けられている。取付け穴部１１と嵌合されたモータシャフト５１は、互いに回転不能に一体化されている。これにより、モータ５０の回転により、第１歯車１０は回転駆動される。
（第２歯車２０）
第２歯車２０は、図３、図４に示すように、平歯車であって、例えば、ＰＯＭ（ポリオキシメチレン、ポリアセタール）等の樹脂製である。第２歯車２０は、図２に示すように、ピッチ円ＰＣ２の周上の所定範囲にのみ歯部（歯の突起部分）２０ａを有する扇型歯車として形成されている。
第２歯車２０の回転中心は、取付け穴部２１とされ、取付ベース３０から立設された中心軸７０に取り付けられている。取付け穴部２１と中心軸７０は、回転可能に嵌合されている。これにより、第２歯車２０は、取付け穴部２１（中心軸７０）を中心に回転可能とされている。
第１歯車１０と第２歯車２０は、同一のモジュールで歯部が形成され、第１歯車１０と第２歯車２０の中心軸の間隔は、図４に示すように、ｄ１/２（ピッチ円直径ｄ１の１/２）とｄ２/２（ピッチ円直径ｄ２の１/２）の和に略設定されている。これにより、第１歯車１０と第２歯車２０は、図３、図４に示すように、互いの歯部が噛合して、トルク伝達を行なうことができる。
第１歯車１０により駆動された第２歯車２０は、第２歯車２０に設けられた駆動ピン２３により、駆動対象物を駆動することができる。
（ガイド部）
図４に示すように、第１歯車１０、第２歯車２０は、扇型歯車であるので、回転方向において、特定の歯同士で組み合わせて組み付けられている。このために、第１歯車１０、第２歯車２０は、組み付けの際の歯車回転方向の位置合わせのためのガイド部として、ぞれぞれ、第１ガイド部１２、第２ガイド部２２を備えている。
（取付ベース３０）
取付ベース３０は、図３、図４に示すように、モータ５０、中心軸７０等を介して、第１歯車１０、第２歯車２０を支持して、駆動ユニット２００をユニットとして構成するためのベースとなる部品である。例えば、ステンレス、処理鋼板等により、プレス加工により形成されている。
取付ベース３０は、図２に示したように、駆動ユニット２００を本体部１３０に取り付けられる。このため、図３に示すように、取付脚部３２を左右に備えている。それぞれの取付脚部３２には、組み付け時に、後述するガイド部１３２にガイドされるための、ガイド溝３２ａ、また、本体部１３０の取付ボス部１３１へ固定するための取付穴３２ｂが形成されている。
（トーションバネ４０）
トーションバネ４０は、図３、図４に示すように、第１歯車１０のボス部１４にコイル部４１が取り付けられ、第１歯車１０に所定の回転方向（Ａ方向）の付勢力を付与するものである。トーションバネ４０は、バネ鋼、バネ用ステンレス鋼等により、コイル部４１の両端から張り出したアーム部４２、４３を有して形成されている。
トーションバネ４０の一方のアーム部４２は、図３に示すように、取付ベース３０に固定されたブロック部材６０の係止部６１に係止されている。他方のアーム部４３は、第１歯車１０の一部であるバネ係止部１３に係止されている。これにより、第１歯車１０は、Ａ方向に回転付勢される。
（モータ５０）
モータ５０は、図３、図４に示すように、モータシャフト５１を第１歯車１０側に突き出した状態で、取付ベース３０にネジ８０，８１で固定される。モータ５０は、ＤＣブラシモータ、ＤＣブラシレスモータ等の種々のモータを使用することが可能である。
（ブロック部材６０）
ブロック部材６０は、図３に示すように、取付け穴部６２が中心軸７０に挿入されると共に、脚部６３が取付ベース３０の切欠部３１に係止されて、取付ベース３０に固定されている。ブロック部材６０は、例えば、樹脂等で形成されている。ブロック部材６０により、第２歯車２０は、中心軸７０方向の移動が制限され、中心軸７０からの離脱が防止される。また、ブロック部材６０は、前述したように、トーションバネ４０の一方のアーム部４２を係止する係止部６１を備えている。これにより、取付ベース３０側からトーションバネ４０を介して第１歯車１０をＡ方向に回転付勢することができる。
（本体部１３０）
本体部１３０は、図１、図２に示したように、樹脂で形成された箱体である。図１に示すように、本体部１３０は、操作検出部１１０、昇降機構部１２０を上下昇降方向に支持する。また、図２に示すように、本体部１３０には、駆動ユニット２００が所定の組み付け手順により、取り付けられて固定される。本体部１３０は、取付ベース３０を所定の上下方向位置で固定するための取付ボス部１３１、組み付け時に駆動ユニット２００を上下方向にのみ移動可能にガイドするガイド部１３２が形成されている。
（操作装置１００の製造方法）
図５（ａ）〜（ｃ）は、駆動ユニットを昇降機構部へ組み付ける工程を順に示す組付工程図である。
操作装置１００の製造方法は、本体部１３０と、本体部１３０に対して移動可能に支持され、この移動を行なうために駆動力を受ける被駆動部１２１を備えた昇降機構部１２０と、本体部１３０に取り付けられ、昇降機構部１２０を回転歯車に備えられた駆動ピン２３により駆動する駆動ユニット２００と、をそれぞれ準備する準備工程Ｐ１と、本体部１３０に対して、本体部１３０に対して移動可能に支持され、この移動を行なうために駆動力を受ける被駆動部１２１を備えた昇降機構部１２０を組付ける昇降機構部組付工程Ｐ２と、駆動ユニット２００を、昇降機構部１２０に対して直線的に移動させて組み付ける駆動ユニット組付工程Ｐ３と、駆動ユニット組付工程Ｐ３により、駆動ピン２３が一方向に回転付勢された回転歯車により、溝部１２２に沿って移動して溝部１２２に収容される駆動ピン組付工程Ｐ４と、を有して構成される。
（準備工程Ｐ１）
準備工程Ｐ１は、被駆動部１２１を備えた昇降機構部１２０と、駆動ユニット２００をそれぞれ準備する。昇降機構部１２０を本体部１３０に取り付けておく。一方、駆動ユニット２００は、図３、４で示した状態のユニットとして完成させた状態としておく。ここで、駆動ユニット２００は、トーションバネ４０が装着されて、第１歯車１０と第２歯車２０は、それぞれＡ方向、Ｂ方向に回転付勢されている。すなわち、第２ガイド部２２が取付ベース３０の板面３０ａに当接したユニットとしての組み付け完了状態である。
（昇降機構部組付工程Ｐ２）
図５（ａ）は、準備工程Ｐ１で準備した昇降機構部１２０に、駆動ユニット２００を位置合わせした、組み付け開始時の状態を示す図である。駆動ユニット２００の取付脚部３２のガイド溝３２ａを、本体部１３０のガイド部１３２に合わせる。これにより、図５（ａ）で示す左右方向には振れずに、上方向に組み付けることができる。
ここで、駆動ユニット２００の駆動ピン２３は、図５（ａ）で示すように、被駆動部１２１の溝部１２２に繋がる、上下の直線的な移動方向に移動して当接する縁部１２２ａに当接した状態である。
（駆動ユニット組付工程Ｐ３）
図５（ｂ）は、ガイド部１３２に沿って上方向に移動させている状態を示す図である。駆動ユニット２００をガイド部１３２に沿って上方向に移動させると、駆動ピン２３が被駆動部１２１の溝部１２２の上面１２２ｂに当接する。この状態では、取付脚部３２は、取付ボス部１３１には当接していない。なお、この状態では、第２歯車２０は、Ｂ方向に回転付勢されているので、第２歯車２０に立設されている駆動ピン２３は、上面１２２ｂに付勢された状態で当接している。
（駆動ピン組付工程Ｐ４）
図５（ｃ）は、さらに、駆動ユニット２００をガイド部１３２に沿って上方向に移動させて、取付脚部３２が取付ボス部１３１に当接した状態である。図５（ｂ）の状態から図５（ｃ）の状態にかけて、駆動ピン２３は、第２歯車２０からの回転付勢力に抗して、回転しながら、溝部１２２に沿って移動して溝部１２２の奥側へ収容される。これにより、駆動ピン２３が被駆動部１２１の溝部１２２の所定の位置に収容され、昇降機構部１２０の被駆動部１２１に形成されたアンダー形状（コ字形状）の溝部１２２（カム溝）に係合して、カム機構が構成されることになる。
上記の状態で、ネジ８２で取付脚部３２を取付ボス部１３１に固定する。上記の工程Ｐ１〜Ｐ４により、駆動ユニット２００を昇降機構部１２０（被駆動部１２１）に組み付ける作業が完了する。
（実施の形態の効果）
本発明の実施の形態に係る操作装置は、次のような効果を有する。
（１）本実施の形態に係る操作装置は、本体部１３０に対して移動可能に支持され、この移動を行なうために駆動力を受ける被駆動部１２１を備えた昇降機構部１２０と、本体部１３０に取り付けられ、昇降機構部１２０を回転歯車に備えられた駆動ピン２３により駆動する駆動ユニット２００と、を有し、昇降機構部１２０は、駆動ユニット２００が本体部１３０に装着される際に、駆動ピン２３が回転歯車の回転により被駆動部１２１に収容される溝部１２２を備えて構成されている。これにより、昇降機構部１２０にアンダー形状の溝部（コの字形状）を有する構成であっても、斜め方向から組み付ける必要がない。
（２）上記のことから、気がかり作業がなくなり、組み付け作業が容易となる。これにより、駆動ユニットの昇降機構部への組み付け作業性に優れた操作装置及びその製造方法を提供することが可能となる。
以上の説明からも明らかなように、本発明に係る代表的な実施の形態、変形例及び図示例を例示したが、上記実施の形態、変形例及び図示例は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。従って、上記実施の形態、変形例及び図示例の中で説明した特徴の組合せの全てが発明の課題を解決するための手段に必須であるとは限らない点に留意すべきである。
１０…第１歯車,
１１…穴部、１２…第１ガイド部、１３…バネ係止部、１４…ボス部
２０…第２歯車、２１…穴部、２２…第２ガイド部、２３…駆動ピン
３０…取付ベース、３０ａ…板面、３１…切欠部、３２…取付脚部、３２ａ…ガイド溝、３２ｂ…取付穴
４０…トーションバネ、４１…コイル部、４２、４３…アーム部
５０…モータ、５１…モータシャフト
６０…ブロック部材、６１…係止部、６２…穴部、６３…脚部
７０…中心軸
８０、８１、８２…ネジ
１００…操作装置
１１０…操作検出部
１２０…昇降機構部、１２１…被駆動部、１２２…溝部、１２２ａ…縁部、１２２ｂ…上面
１３０本体部、１３１…取付ボス部、１３２…ガイド部
２００…駆動ユニット
ｄ１、ｄ２…ピッチ円直径
ＰＣ１…ピッチ円
ＰＣ２…ピッチ円

Claims (3)

  1. 本体部と、
    前記本体部に対して移動可能に支持され、この移動を行なうために駆動力を受ける被駆動部を備えた昇降機構部と、
    前記本体部に取り付けられ、前記昇降機構部を回転歯車に備えられた駆動ピンにより駆動する駆動ユニットと、を有し、
    前記昇降機構部は、前記駆動ユニットが前記本体部に装着される際に、前記駆動ピンが前記回転歯車の回転により前記被駆動部に収容される溝部を備えている、ことを特徴とする操作装置。
  2. 前記本体部は、前記駆動ユニットが前記本体部に組み込まれる際に、前記昇降機構部に対して直線的に移動するようにガイドするガイド部を有することを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
  3. 本体部と、前記本体部に対して移動可能に支持され、この移動を行なうために駆動力を受ける被駆動部を備えた昇降機構部と、前記本体部に取り付けられ、前記昇降機構部を回転歯車に備えられた駆動ピンにより駆動する駆動ユニットと、をそれぞれ準備する準備工程と、
    前記本体部に対して、前記本体部に対して移動可能に支持され、この移動を行なうために駆動力を受ける被駆動部を備えた昇降機構部を組付ける昇降機構部組付工程と、
    前記駆動ユニットを、前記昇降機構部に対して直線的に移動させて組み付ける駆動ユニット組付工程と、
    前記駆動ユニット組付工程により、前記駆動ピンが一方向に回転付勢された前記回転歯車により、前記溝部に沿って移動して前記溝部に収容される駆動ピン組付工程と、
    を有することを特徴とする操作装置の製造方法。
JP2016058377A 2016-03-23 2016-03-23 操作装置及びその製造方法 Active JP6105116B1 (ja)

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