JP7252720B2 - アクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、各種振動を発生させるアクチュエータに関するものである。

ゲーム機の操作部材等に用いられ、各種振動を発生させるアクチュエータとして、特許文献１に記載の磁気駆動機構によって振動を発生させる機器が提案されている。このアクチュエータは、第１方向で対向するコイルおよび磁石を備えた磁気駆動回路によって可動体を支持体に対して第１方向に対して交差する第２方向又は第３方向に振動させる。この特許文献１記載の構造の場合、磁石は、支持体に設けた磁性材料からなるヨークに保持されている。また、支持体と可動体との間には、両者を接続するようにゲル状ダンパー部材からなる接続体が設けられている。

特開２０１６－１２７７８９号公報

特許文献１記載のアクチュエータにおいて、操作者が触覚を感じるには、振動に強さが求められる。このため、可動体にはある程度の重量が必要であり、その重量を調整することにより、所望の振動特性を発揮させることができる。
しかしながら、可動体を重くする場合、可動体の構成部品を厚くする、面積を大きくするなどが考えられるが、可動体の可動範囲を確保するためには、厚さや面積の増大の分、全体が大きくなって、製品サイズの大型化を招くおそれがある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、大型化を抑制しつつ所望の振動特性を発揮させることができるアクチュエータを提供することを目的とする。

本発明のアクチュエータは、支持体と、前記支持体に移動可能に支持された可動体と、前記支持体に設けられたコイル、および前記可動体に設けられて前記コイルに第１方向で対向する第１磁石を備え、前記可動体を前記第１方向に対して交差する第２方向に駆動する磁気駆動回路と、を有し、前記可動体に前記第１磁石を固定する磁性材料からなるヨークが設けられ、該ヨークに、前記可動体の重量を調整するための板状の重量調整部材が設けられ、さらに前記ヨークが平板状の前記第１磁石を固定する第１板部を備えて、前記重量調整部材は前記第１板部における前記第１方向の一方側に重ねられた状態に固定され、前記第１磁石は前記第１板部における前記第１方向の他方側に保持さている。

本発明では、可動体に重量調整部材を設けたので、この重量調整部材の重量や配置を適宜に設計することにより、所望の振動特性を有するアクチュエータを得ることができる。また、ヨークとは別部材として重量調整部材を設けることができるので、可動体の可動範囲への影響が少ない位置に設置するなどにより、装置の大型化を抑制することが可能である。

本発明のアクチュエータは、前記重量調整部材は、前記第１板部の前記支持体と対向する前記第１方向の一方側の表面に設けられている。
この重量調整部材による寸法の増加を第１方向にすることができ、大型化の抑制に有利である。また、この態様とすることで、ヨークに対する重量調整部材の取り付けが容易になる。

本発明のアクチュエータは、前記重量調整部材は、前記第１方向の一方側から視たときに前記可動体の重心に対して点対称に設けられているとよい。
重量調整部材が重心に対して点対称に設けられるので、重量バランスが均衡して、安定した振動を行わせることができる。

本発明のアクチュエータは、前記支持体と前記可動体とが前記第１方向で対向する位置の間に、前記支持体と前記可動体との双方に接するように配置された弾性又は粘弾性を有する接続体と、前記第１方向に沿う前記可動体の移動範囲を前記接続体が復元可能な範囲で規制するストッパ機構とを備えており、前記ストッパ機構は、前記重量調整部材に前記第１方向に沿って設けられた凸部と、前記支持体に設けられ、前記凸部を当接可能な受け部とからなる構成とすることができる。

支持体と可動体との間に配置される接続体は、粘性又は粘弾性を有する素材によって形成され、振動方向の移動にはせん断方向に変形する。これに対して、落下衝撃によって強く圧し潰されると、その機能が破壊されるおそれがある。
本発明では、第１方向に沿って設けられた凸部が支持体に当接するストッパ機構を設けたことにより、接続体が押し潰されることなく、復元可能な範囲に制限される。これにより、接続体を確実に保護することができる。

本発明のアクチュエータは、前記可動体に、前記第１磁石と対向する側とは反対側で前記コイルに対向する第２磁石が設けられ、前記ヨークは、前記第１磁石を固定する前記第１板部と、前記第２磁石を固定する第２板部とを有し、前記支持体は前記ヨークの外側を囲むケースを有し、前記接続体は、前記第１板部と前記ケースとの間、および前記第２板部と前記ケースとの間にそれぞれ設けられ、前記重量調整部材は、前記第１板部及び前記第２板部のそれぞれに設けられていてもよい。

このアクチュエータは、コイルを挟んで両側で対称な構造となってバランスがとれるため、安定した振動を生じさせることができる。

本発明のアクチュエータは、前記重量調整部材は、前記ヨークに接合される磁性材料からなる補助ヨーク部材であるとよい。
ヨークに設けられる重量調整部材を磁性材料からなる構成とすることで、第１磁石からの磁束を集中させて、ヨークからの磁気漏れを防止することができる。

本発明のアクチュエータは、前記重量調整部材は、前記ヨークに接合される磁性材料からなる板状の補助ヨーク部材であり、前記凸部は、前記重量調整部材の一部を前記支持体に向けて屈曲させて形成されているものとしてもよい。
補助ヨーク部材は磁気駆動回路の一部を構成することができるとともに、磁性材料により比較的厚肉に形成されるので、その一部を屈曲させて凸部を形成すれば、落下衝撃時に変形しにくい凸部を得ることができる。

本発明によれば、重量調整部材により、大型化を抑制しつつ所望の振動特性を発揮させることができる。

本発明のアクチュエータの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示すアクチュエータのＸ方向中心位置のＹＺ断面図である。 図１に示すアクチュエータのＹ方向中心位置のＸＺ断面図である。 図１に示すアクチュエータのＺ方向中心位置のＸＹ断面図である。 図１に示すアクチュエータから第２ケース部材を除去した平面図である。 図１に示すアクチュエータからケースを分解した斜視図である。 図６からケースを除去し、第１ヨークおよび第２ヨークを分解した斜視図である。 図７からヨークを除去し、コイルホルダからコイル等を分解させた斜視図である。 ヨークおよび磁石を有する可動体の組立状態を示す斜視図である。

以下、本発明に係るアクチュエータの実施形態について図面を参照しながら説明する。
以下の説明において、互いに交差する３つの方向を各々、第１方向、第２方向および第３方向とし、本実施形態では、第１方向をＺ軸方向、第２方向をＸ軸方向、第３方向をＹ軸方向として、以降、第１方向Ｚ、第２方向Ｘ、第３方向Ｙとして説明する。また、第１方向Ｚ、第２方向Ｘおよび第３方向Ｙは、互いに直交する方向である。また、第２方向Ｘの一方側にＸ１を付し、第２方向Ｘの他方側にＸ２を付し、第３方向Ｙの一方側にＹ１を付し、第３方向Ｙの他方側にＹ２を付し、第１方向Ｚの一方側にＺ１を付し、第１方向Ｚの他方側にＺ２を付して説明する。

（全体構成）
図１は、一実施形態のアクチュエータ１の外観を示す斜視図である。
この図１に示すアクチュエータ１は、第３方向Ｙに長手方向を向けた直方体形状を有しており、アクチュエータ１を手にした利用者に対して第２方向Ｘの振動によって情報を報知する。従って、アクチュエータ１は、ゲーム機の操作部材等として利用することができ、振動等によって新たな感覚を実感することができる。
図２、図３、および図５に示すように、アクチュエータ１は、アクチュエータ１の外形を規定する角形のケース３等を含む支持体２と、ケース３の内部で支持体２に対して第２方向Ｘに移動可能に支持された可動体６と、可動体６を支持体２に対して第２方向Ｘに移動させる磁気駆動回路１ａとを有しており、磁気駆動回路１ａによって可動体６が第２方向Ｘに振動することによって情報を出力する。磁気駆動回路１ａは、第１方向Ｚで対向するコイル５と永久磁石７１，７２とを有する。本形態では、コイル５が支持体２の側に設けられ、永久磁石７１，７２が可動体６の側に設けられている。
本形態においては、以下に説明するように、支持体２は、ケース３、コイルホルダ４、コイル５、給電基板１０を有しており、可動体６は、永久磁石（第１磁石７１および第２磁石７２）、およびヨーク（第１ヨーク８１および第２ヨーク８２）を有している。この場合、コイルホルダ４に保持されたコイル５に対して、第１方向Ｚの一方側Ｚ１に第１磁石７１が配置され、他方側Ｚ２に第２磁石７２が配置される。また、可動体６は、可動体６と支持体２との間に設けられた接続体９１、９２を介して支持体２に支持されている。接続体９１、９２は、弾性または粘弾性の少なくとも一方を備えた材料により形成されている。

（可動体６の構成）
図２および図３に示すように、可動体６は、コイル５に対して第１方向Ｚの一方側Ｚ１に配置された磁性板からなる第１ヨーク８１と、コイル５に第１方向Ｚの一方側Ｚ１で対向するように第１ヨーク８１の第１方向Ｚの他方側Ｚ２の面に保持された平板状の第１磁石７１とを有している。また、可動体６は、コイル５に対して第１方向Ｚの他方側Ｚ２に配置された磁性板からなる第２ヨーク８２と、コイル５に第１方向Ｚの他方側Ｚ２で対向するように第２ヨーク８２の第１方向Ｚの一方側Ｚ１の面に保持された平板状の第２磁石７２とを有している。本形態において、可動体６は、第１ヨーク８１、第１磁石７１、第２ヨーク８２、および第２磁石７２によって構成されている。

第１ヨーク８１は、第１磁石７１が固定された第１板部８１１を有しており、第１板部８１１の第３方向Ｙの中間部分には、第２方向Ｘの一方側Ｘ１および他方側Ｘ２に張り出した一対の張り出し部８１２を有している。
第２ヨーク８２は、第２磁石７２が固定された第１板部８２１と、第１板部８２１の第２方向Ｘの両側の端部から第１方向Ｚの一方側Ｚ１に折れ曲がった一対の連結部８２２とを有している。本形態において、第１ヨーク８１の一対の張り出し部８１２には、第２ヨーク８２の一対の連結部８２２の先端部が溶接等の方法で連結されている。
また、第１ヨーク８１の第１板部８１１における第１方向Ｚの一方側Ｚ１（第１磁石７１が設けられている側とは反対側）には板状の第１重量調整部材８５が重ねられた状態に固定されている。また、第２ヨーク８２の第２板部８２１における第１方向Ｚの他方側Ｚ２（第２磁石７２が設けられている側とは反対側）には板状の第２重量調整部材８６が重ねられた状態に固定されている。つまり、両重量調整部材８５，８６は、第１ヨーク８１の第１板部８１１における第１方向Ｚの一方側Ｚ１および第２ヨーク８２２の第２板部８２１における第１方向Ｚの他方側Ｚ２の表面にそれぞれ設けられている。これら重量調整部材８５，８６が第１ヨーク８１および第２ヨーク８２に固定されることにより、可動体６全体の重量が増加する。このため、この重量調整部材８５，８６の重量を適宜に設定することにより、可動体６の重量を調整して、所望の振動特性を得ることが可能になる。
本実施形態では、これら重量調整部材８５，８６は、第１ヨーク８１および第２ヨーク８２と同じ磁性材料により形成されている。したがって、両ヨーク８１，８２とともに磁気回路の一部を構成している。第１ヨーク８１と第１重量調整部材８５、および第２ヨーク８２と第２重量調整部材８６は、それぞれ溶接によって固定される。
また、両重量調整部材８５，８６は全体としては板状に形成され、それぞれ平板部８５１，８６１を有している。また、第１補助ヨーク８５は、平板部８５１における第３方向Ｙの両端部に、第２方向Ｘの両縁部を第１方向Ｚの一方側Ｚ１に折り曲げて凸部８５２が形成されており、第２補助ヨーク８６は、平板部８６１における第３方向Ｙの両端部に、第２方向Ｘの両縁部を第１方向Ｚの他方側Ｚ２に折り曲げて凸部８６２が形成されている。
なお、第１磁石７１および第２磁石７２は各々、第１方向の一方側Ｘ１と第１方向の他方側Ｘ２とが異なる極に着磁されている。

（支持体２の構成）
図１および図６に示すように、支持体２において、ケース３は、第１方向Ｚの一方側Ｚ１に位置する第１ケース部材３１と、第１方向Ｚの他方側Ｚ２で第１ケース部材３１と重なる第２ケース部材３２とを有しており、第１ケース部材３１の第２方向Ｘの両側に設けられた一対の側板部３１１と、第２ケース部材３２の第２方向Ｘの両側に設けられた一対の側板部３２１とが一部重ねられることにより、これら側板部３１１，３２１とその間の板状部３１２，３２２とにより、角筒状のケース３を構成する。その際、第１ケース部材３１と第２ケース部材３２との間には、コイルホルダ４、コイル５および可動体６が収容される。本形態において、ケース３は、第３方向Ｙの両端が開口部になっている。また、ケース３はステンレスなどの金属板からなるが樹脂製であってもよい。

第１ケース部材３１の一対の側板部３１１および第２ケース部材３２の一対の側板部３２１において、第３方向Ｙの両端部には、切欠き３１３，３２３が形成されている。また、第２ケース部材３２の側板部３２１には、両ケース部材３１，３２を重ね合わせた際に、第１ケース部材３１の側板部３１１の一部を配置する切り欠き状の凹部３２４が形成されている。そして、第１ケース部材３１の両側板部３１１には、係合穴３１４が二つずつ第３方向Ｙに離間して形成され、第２方向Ｘの一方側Ｘ１の側板部３１１には、両係合穴３１４の間に位置するように窓３１５が形成されている。一方、第２ケース部材３２の両側板部３２１には、係合穴３２５が二つずつ第３方向Ｙに離間して形成されている。

図８に示すように、コイル５は、長円状に巻回された環状の平面形状を有する空芯コイルであり、コイルホルダ４に保持されている。コイル５は、第２方向Ｘで並列して第３方向Ｙに延在する２つの長辺部５１と、２つの長辺部５１の第３方向Ｙの両端を繋ぐ円弧状の２つの短辺部５２とを備えている。このように構成したコイル５に対して、長辺部５１には、第１方向Ｚの一方側Ｚ１で第１磁石７１が対向し、第１方向Ｚの他方側Ｚ２で第２磁石７２が対向している。

図６～図８に示すように、コイルホルダ４は、全体形状としては、角筒状となるケース３内に収容される直方体状の外形に形成されており、その第１方向Ｚの中間部を除き一方側Ｚ１および他方側Ｚ２が繰り抜かれた形状とされることにより、第１方向Ｚの中間位置に、コイル５が内側に配置される長円状の貫通穴からなるコイル配置穴４１０が第１方向Ｚで開口する板部４１を有している。
また、第２方向Ｘの一方側Ｘ１および他方側Ｘ２に、板部４１の第１方向Ｚの一方側Ｚ１および他方側Ｚ２の両方に延びる側板部４１１，４１２が形成されている。これら側板部４１１，４１２は、第３方向Ｙの中間位置に、第１方向Ｚの一方側Ｚ１を切除するように開口部４１３が形成されており、開口部４１３内に板部４１の第２方向Ｘの両側の端面が露出している。このため、側板部４１１，４１２は、第１方向Ｚの一方側Ｚ１においては第３方向Ｙに分離した形状とされ、他方側Ｚ２においては連結部４１１ｃ，４１２ｃにより連結された形状とされる。

一方、コイルホルダ４の第３方向Ｙの一方側Ｙ１には、板部４１から第１方向Ｚの一方側Ｚ１に延びるように側板部４１４が形成され、第３方向Ｙの他方側Ｙ２には、板部４１の第１方向Ｚの一方側Ｚ１および他方側Ｚ２の両方に延びる側板部４１５が形成されている。
また、第２方向Ｘの両側に配置される側板部４１１，４１２の内面には、第１方向Ｚに沿う溝状の凹部４１１ａ，４１２ａが複数形成されており、板部４１の表面の複数の溝状の凹部４１ａにそれぞれ連通している。
また、コイルホルダ４の四隅部には、第１方向Ｚの一方側Ｚ１および他方側Ｚ２に延びる角柱状の補強部４２が形成されており、第１ケース部材３１と第２ケース部材３２とを組み合わせたときに、第１ケース部材３１の一対の側板部３１１、および第２ケース部材３２の一対の側板部３２１に形成された切欠き３１３，３２３に補強部４２が係合するようになっている。
また、側板部４１１，４１２の外面には、第１ケース部材３１の係合穴３１４および第２ケース部材３２の係合穴３２５が係合する爪部４３が形成されている。

（第１プレート４７および第２プレート４８の構成）
支持体２は、コイルホルダ４のコイル配置穴４１０および板部４１に第１方向Ｚの一方側Ｚ１から重なる第１プレート４７を有しており、少なくともコイル５の空芯部５０に充填された接着剤によって、コイル５は、第１プレート４７および板部４１に固定されている。従って、コイル５は、第１プレート４７を介して第１磁石７１と第１方向Ｚで対向している。また、接着剤によって、第１プレート４７は板部４１に固定されている。
また、支持体２は、コイル配置穴４１０および板部４１に第１方向Ｚの他方側Ｚ２から重なる第２プレート４８を有しており、少なくともコイル５の空芯部５０に充填された接着剤からなる接着剤によって、コイル５は、第２プレート４８に固定されている。従って、コイル５は、第２プレート４８を介して第２磁石７２と第１方向Ｚで対向している。また、接着剤によって、第２プレート４８は板部４１に固定されている。
板部４１に形成された凹部４１ａ等は、接着剤の溜り部になっている。
本形態において、第１プレート４７および第２プレート４８は、非磁性材料からなる。本形態において、第１プレート４７および第２プレート４８は、金属板からなる。より具体的には、第１プレート４７および第２プレート４８は、非磁性のステンレンス板からなる。

ここで、第１プレート４７は、図８に示すように、第２方向Ｘの両側から第１方向Ｚの一方側Ｚ１に斜めに突出した爪状の凸部４７２を有している。また、第２プレート４８は、第２方向Ｘの両側から第１方向Ｚの他方側Ｚ２に斜めに突出した爪状の凸部４８２を有している。これら凸部４７２，４８２は、側板部４１１，４１２の内面に形成された溝状の凹部４１１ａ，４１２ａの内部に弾性をもって当接し、コイルホルダ４に保持されている。
第１プレート４７は、第３方向Ｙの両端で第１方向Ｚの一方側Ｚ１に折れ曲がった屈曲部４７３と、第２方向Ｘの両端で第１方向Ｚの他方側Ｚ２に折れ曲がった屈曲部４７４とを有している。第２プレート４８は、第３方向Ｙの両端で第１方向Ｚの他方側Ｚ２に折れ曲がった屈曲部４８３と、第２方向Ｘの両端で第１方向Ｚの一方側Ｚ１に折れ曲がった屈曲部４８４とを有している。従って、第１プレート４７および第２プレート４８は、屈曲部４７３、４７４、４８３、４８４によって折れ曲がりに対する強度が高められている。

このように、本形態のアクチュエータ１は、コイルホルダ４の板部４１を第１方向Ｚで貫通するコイル配置穴４１０の内側にコイル５が配置されているとともに、コイル配置穴４１０および板部４１に第１方向Ｚの一方側Ｚ１から重なるように第１プレート４７が配置されている。このため、コイル５の空芯部５０に接着剤を充填すると、接着剤は、コイル５とコイルホルダ４との間、コイル５と第１プレート４７との間、および第１プレート４７とコイルホルダ４との間に流れ込む。従って、接着剤を硬化させると、コイル５、第１プレート４７、およびコイルホルダ４が接着剤によって固定される。このため、コイルホルダ４のコイル配置穴４１０に配置したコイル５をコイルホルダ４と適正に接着することができる。また、第１磁石７１とコイル５との間に第１プレート４７が介在する。このため、可動体６が第１方向Ｚの一方側Ｚ１に移動した場合でも、第１磁石７１とコイル５とが直接、接触することがないので、コイル５が損傷しにくい。

また、コイル５の空芯部５０に接着剤を充填した後、第２プレート４８を重ねると、接着剤は、コイル５とコイルホルダ４との間、コイル５と第１プレート４７との間、および第１プレート４７とコイルホルダ４との間にスムーズに流れ込むとともに、コイル５と第２プレート４８との間、および第２プレート４８とコイルホルダ４との間に流れ込む。従って、接着剤を硬化させると、コイル５、第１プレート４７、第２プレート４８、およびコイルホルダ４が接着剤によって固定される。この状態では、第２磁石７２とコイル５との間に第２プレート４８が介在する。このため、可動体６が第１方向Ｚの他方側Ｚ２に移動した場合でも、第２磁石７２とコイル５とが直接、接触することがないので、コイル５が損傷しにくい。

また、第１プレート４７および第２プレート４８は、非磁性材料からなるため、第１磁石７１からの磁束、および第２磁石７２の磁束が、第１プレート４７および第２プレート４８の影響を受けずに、コイル５と鎖交することになる。また、第１プレート４７および第２プレート４８は、金属板からなるため、コイル５で発生した熱を第１プレート４７および第２プレート４８を介して効率よく逃がすことができる。また、第１プレート４７および第２プレート４８は、ステンレンス板からなるため、第１プレート４７および第２プレート４８は、板厚が薄い場合でも、十分な強度を有する。
また、コイルホルダ４は、第１プレート４７の爪状の凸部４７２又は第２プレート４８の凸部４８２と係合して第１プレート４７を保持する凹部４１１ａ，４２１ａを有している。このため、接着剤が硬化するまで、第１プレート４７および第２プレート４８を治具等で支持する必要がない。

（接続体９１、９２の構成）
図２、図３、図７および図９に示すように、可動体６は、可動体６と支持体２との間に設けられた接続体９１、９２によって第２方向Ｘおよび第３方向Ｙに移動可能に支持されている。

本形態において、接続体９１は、第１重量調整部材８５の平板部８５１と第１ケース部材３１の板状部３１２とが第１方向Ｚで対向する部分に設けられている。接続体９２は、第２重量調整部材８６の平板部８６１と第２ケース部材３２の板状部３２２とが第１方向Ｚで対向する部分に設けられている。各接続体９１，９２はそれぞれ直方体状に形成されており、第１重量調整部材８５の平板部８５１と第１ケース部材３１の板状部３１２との間、および第２重量調整部材８６の平板部８６１と第２ケース部材３２の板状部３２２との間に、それぞれ２個ずつ設けられている。より具体的には、接続体９１は、第１重量調整部材８５における平板部８５１の第２方向Ｘの中心位置で第３方向Ｙの両端位置と、第１ケース部材３１の板状部３１２とが第１方向Ｚで対向する部分に設けられており、接続体９１の第１方向Ｚの両端面が第１重量調整部材８５の平板部８５１と板状部３１２とにそれぞれ固定されている。接続体９２は、第２重量調整部材８６における平板部８６１の第２方向Ｘの中心位置で第３方向Ｙの両端位置と、第２ケース部材３２の板状部３２２とが第１方向Ｚで対向する部分に設けられており、接続体９２の第１方向Ｚの両端面が第２重量調整部材８６の平板部８６１と板状部３２２とにそれぞれ固定されている。

本形態において、接続体９１、９２は粘弾性部材である。従って、板状バネ等を用いずに、可動体６を第２方向Ｘに移動可能に支持することができる。
ここで、粘弾性とは、粘性と弾性の両方を合わせた性質のことであり、ゲル状部材、プラスチック、ゴム等の高分子物質に顕著に見られる性質である。従って、粘弾性部材として、各種ゲル状部材を用いることができる。また、粘弾性部材として、天然ゴム、ジエン系ゴム（例えば、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム）、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエンゴム等）、非ジエン系ゴム（例えば、ブチルゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等）、熱可塑性エラストマー等の各種ゴム材料およびそれらの変性材料を用いてもよい。

本形態において、接続体９１、９２は、針入度が９０度から１１０度のシリコーンゲルからなる。針入度とは、ＪＩＳ－Ｋ－２２０７やＪＩＳ－Ｋ－２２２０で規定されているように、２５℃で９．３８ｇの総荷重をかけた１／４コーンの針が５秒間に入り込む深さを１／１０ｍｍ単位で表わした値であり、この値が小さいほど硬いことを意味する。
なお、接続体９１、９２と第１重量調整部材８５の平板部８５１や第２重量調整部材８６の平板部８６１との固定、および接続体９１、９２と第１ケース部材３１や第２ケース部材３２との固定は、接着剤、粘着剤、あるいはシリコーンゲルの粘着性を利用して行われる。

このように本形態のアクチュエータ１においては、可動体６と支持体２との間に接続体９１、９２が設けられているため、可動体６が共振することを抑制することができる。
ここで、接続体９１、９２は、支持体２と可動体６とにおいて第２方向Ｘ（振動方向）に対して交差する第１方向Ｚで対向する位置に設けられているため、可動体６が第２方向Ｘに振動した際、そのせん断方向に変形して共振を防止する。このため、可動体６が第２方向Ｘに振動しても、接続体９１、９２の弾性率の変化が小さいので、可動体６の共振を効果的に抑制することができる。

すなわち、接続体（接続体９１、９２）は、粘弾性部材（板状のゲル状部材）であって、その伸縮方向によって、線形あるいは非線形の伸縮特性を備える。例えば、接続体９１、９２は、その厚さ方向（軸方向）に押圧されて圧縮変形する際は、線形の成分（バネ係数）よりも非線形の成分が大きい伸縮特性を備える一方、厚さ方向（軸方向）に引っ張られて伸びる場合は、非線形の成分（バネ係数）よりも線形の成分（バネ係数）が大きい伸縮特性を備える。また、接続体９１、９２は、厚さ方向（軸方向）と交差する方向（せん断方向）に変形する場合、いずれの方向に動いても、引っ張られて伸びる方向の変形であるため、非線形の成分（バネ係数）よりも線形の成分（バネ係数）が大きい変形特性を持つ。本形態において、可動体６が第２方向Ｘに振動した際、接続体９１、９２は、せん断方向に変形するように構成されている。従って、接続体９１、９２では、可動体６が第２方向Ｘに振動した際、運動方向によるバネ力が一定となる。それ故、接続体９１、９２のせん断方向のバネ要素を用いることにより、入力信号に対する振動加速度の再現性を向上することができるので、微妙なニュアンスをもって振動を実現することができる。

また、接続体９１、９２は、第１方向Ｚの両面が各々、可動体６および支持体２に接着等の方法で接続されている。従って、接続体９１、９２は、可動体６の移動に確実に追従するので、可動体６の共振を効果的に防止することができる。
この場合、接続体９１、９２は、支持体２と可動体６との間で第１方向Ｚに圧縮された状態にある。従って、接続体９１、９２は、可動体６の移動に確実に追従するので、可動体６の共振を効果的に防止することができる。例えば、接続体９１，９２の自由な状態の厚さに対して１割程度小さい厚さに圧縮される。図２において、接続体９１，９２の端部が第１重量調整部材８５の平板部８５１あるいは第２重量調整部材８６の平板部８６１に重なった状態に示したが、その重なり部分は接続体９１，９２の圧縮代を示す。

（ストッパ機構の構成）
本形態では、外部からの衝撃によって、可動体６が第１方向Ｚ、第２方向Ｘおよび第３方向Ｙに移動する際の可動範囲を制限するストッパ機構が設けられている。
より具体的には、前述したように、第１重量調整部材８５における平板部８５１の第１方向Ｚの一方側Ｚ１に凸部８５２が第１ケース部材３１の板状部３１２に向けて突出形成され、第２重量調整部材８６における平板部８６１の第１方向Ｚの他方側Ｚ２に凸部８６２が第２ケース部材３２の板状部３２２に向けて形成されている。外部からの衝撃によって、可動体６が第１方向Ｚに移動した際、その一方側Ｚ１への移動に際しては第１重量調整部材８１の凸部８５２が第１ケース部材３１の板状部３１２に当接して、一方側Ｚ１への移動範囲を規制する。可動体６が第１方向Ｚの他方側Ｚ２に移動した際には、第２重量調整部材８６の凸部８６２が第２ケース部材３２の板状部３２２に当接して、他方側Ｚ２への移動範囲を規制する。つまり、これら凸部８５２，８６２と、その凸部８５２，８６２が対向している各ケース部材３１，３２の板状部（受け部）３１２，３２２とにより、可動体６の第１方向Ｚの移動範囲を制限する第１ストッパ機構が構成される。
この場合、図２および図３に示すように、第１方向Ｚの一方側Ｚ１あるいは他方側Ｚ２から視たときに、凸部８５２，８６２は、可動体６の重心Ｃに対して点対称に設けられている。各重量調整部材８５，８６の平板部８５１，８６１について視れば、各平板部８５１，８６１の第１方向Ｚの一方側Ｚ１あるいは他方側Ｚ２から視たときの図形中心（図５の符号Ｃで示す位置）に対して点対称に凸部８５２，８６２が設けられている。各凸部８５２，８６２の高さＨは、各重量調整部材８５，８６に同一に揃えられている。これら凸部８５２，８６２の高さＨは、第１重量調整部材８５と第１ケース部材３１との間に設けられている接続体９１および第２重量調整部材８６と第２ケース部材３２との間に設けられている接続体９２の厚さ（各重量調整部材８５，８６の平板部８５１，８６１と各ケース部材３１，３２の板状部３１２，３２２との間の間隔Ｔ）よりも小さいが、凸部８５２，８６２が板状部３１２，３２２に当接したときの重量調整部材８５，８６の平板部８５１，８６１と各ケース部材３１，３２の板状部３１２，３２２との間隔（すなわち、凸部８５２，８６２の高さＨ）まで接続体９１，９２が圧縮された場合でも、接続体９１，９２の機能が破壊されずに元の位置に復元可能な程度に設定される。
この場合、可動体６の第１方向Ｚの移動範囲は、図３に示すように、その一方側Ｚ１および他方側Ｚ２にそれぞれｇ１の範囲に制限される。

また、可動体６において、第１ヨーク８１の第１板部８１１および第２ヨーク８２の第２板部８２１の第２方向Ｘの両端面は、コイルホルダ４の側板部４１１，４１２の内面４１１ｂ、４１２ｂと第２方向Ｘで対向している。したがって、各板部８１１，８１２の端面と側板部４１１，４１２の内面４１１ｂ、４１２ｂとは、外部からの衝撃によって、可動体６が第２方向Ｘに移動した際、可動体６と当接して第２方向Ｘの可動範囲を規定する第２ストッパ機構になっている。この第２ストッパ機構では、図５に示すように、可動体６の第２方向Ｘの移動範囲を一方側Ｘ１および他方側Ｘ２にそれぞれｇ２の範囲に制限している。
また、可動体６において、第１ヨーク８１の張り出し部８１２および第２ヨーク８２の連結部８２２は各々、コイルホルダ４の側板部４１１，４１２に形成されている開口部４１３内に配置されている。また、連結部８２２における第３方向Ｙの両端部には、突出部８２２ａが形成されており、この突出部８２２ａの先端が、開口部４１３を形成している側板部４１１，４２１の端面４１３ａに対向している。したがって、連結部８２２の突出部８２２ａと側板部４１１，４１２の端面４１３ａとは、外部からの衝撃によって、可動体６が第３方向Ｙに移動した際に当接して、第３方向Ｙの可動範囲を規定する第３ストッパ機構になっている。この第３ストッパ機構では、図５に示すように、可動体６の第３方向Ｙの移動範囲を一方側Ｙ１および他方側Ｙ２にそれぞれｇ３の範囲に制限している。

（給電基板１０の構成）
本実施形態のアクチュエータ１では、コイルホルダ４の第３方向Ｙの一方側Ｙ１の端部に給電基板１０が設けられている。この給電基板１０のランド１６ａ、１６ｂには、コイル５を構成するコイル線５６がハンダ等により接続されている。本形態において、給電基板１０は剛性基板である。
本形態では、コイルホルダ４のうち、第３方向Ｙの一方側で側板部４１１，４１２，４１４に囲まれた開口部に給電基板１０が保持されている。本形態において、コイル線５６は、コイルホルダ４の板部４１の端部の第１方向Ｚの他方側Ｚ２の面に形成された２本のガイド溝４１ｃを通ってコイル５から第３方向Ｙの一方側Ｙ１に引き出された後、第１方向Ｚの一方側Ｚ１から他方側Ｚ２に向けて延在し、給電基板１０に接続されている。

本形態では、コイルホルダ４には、第２方向Ｘで相対向する側板部４１１，４１２の第２方向Ｙの一方側Ｙ１の端部と側板部４１４との間に、第１方向Ｚの他方側Ｚ２に開口するスリット４４が形成されており、給電基板１０の第１方向の一方側Ｚ１の端部がスリット４４の内側に嵌っている。従って、給電基板１０は、ケース３から露出する位置でコイルホルダ４の側板部４１４に沿うようにコイルホルダ４に保持されている。本形態では、給電基板１０の端部をスリット４４に嵌めた後、さらに接着剤によってコイルホルダ４と給電基板１０とを固定し、給電基板１０の振動を抑制する構造になっている。

このように、本形態では、ケース３で覆われたコイルホルダ４に給電基板１０が保持されているため、落下時の衝撃がケース３を介して給電基板１０に伝搬しにくい。また、落下時の衝撃がコイルホルダ４に伝搬した場合でも、給電基板１０は、コイルホルダ４とともに動くので、コイル線５６が引っ張られるという事態が発生しにくい。それ故、落下時の衝撃によってコイル線５６が断線するという事態が発生しにくいので、耐落下衝撃性能を向上することができる。

また、図５に示すように、給電基板１０は、コイルホルダ４の側面に沿うように設けられている。このため、落下時の衝撃が給電基板１０に直接、加わるという事態が発生しにくいので、落下時の衝撃によってコイル線５６が断線するという事態が発生しにくい。

また、給電基板１０と可動体６との距離Ｌは、コイルホルダ４において、第３ストッパ機構であるヨーク８１，８２の連結部８２２における突出部８２２ａとコイルホルダ４の側板部４１１，４１２の開口部４１３に臨む端面４１３ａとの距離ｇ３より大きく設定されている。したがって、従って、落下時の衝撃によって可動体６が動き、コイルホルダ４と可動体６とが当たっても、給電基板１０には衝突しないので、その際の衝撃が給電基板１０に伝搬しにくい。従って、落下時の衝撃によって、コイル線５６が断線するという事態が発生しにくい。

（動作）
本形態のアクチュエータ１において、給電基板１０を介して外部（上位の機器）からコイル５に給電すると、コイル５、第１磁石７１および第２磁石７２を備えた磁気駆動回路１ａによって、可動体６が第２方向Ｘに往復移動する。従って、アクチュエータ１を手に持っていた利用者は、アクチュエータ１からの振動によって情報を得ることができる。その際、コイル５に印加される信号波形については、伝達すべき情報によって、周波数を変化させる。また、コイル５に印加される信号波形については極性を反転させるが、その際、駆動信号の極性が負の期間と正の期間とにおいて電圧の変化に対して緩急の差を設ける。その結果、可動体６が第２方向Ｘの一方側Ｘ１に移動する際の加速度と可動体６が第２方向Ｘの他方側Ｘ２に移動する際の加速度との間に差が発生する。従って、利用者に対して、アクチュエータ１が第２方向Ｘの一方側Ｘ１あるいは他方側Ｘ２に移動するような錯覚を感じさせることができる。
この場合、その振動により操作者に伝わる感覚は、可動体６の重量によって異なる。可動体６が重くなるほど、強い振動が感じられる。本形態においては、可動体６の第１ヨーク８１に第１重量調整部材８５、第２ヨーク８２に第２重量調整部材８６がそれぞれ設けられているので、これら重量調整部材８５，８６の分、可動体６の重量が大きくなっている。このため、この重量調整部材８５，８６の重量を適宜に設定しておくことで、可動体６の重量を調整して、振動特性を所望のものに制御することができる。
ここで、可動体６の共振周波数Ｆは、Ｆ＝（１／２π）×√（Ｋ／ｍ）によって求められる。Ｋは振動系のばね定数、ｍは振動系の質量である。したがって、重量調整部材８５，８６によって可動体６の質量を調整することにより、共振周波数を所望のものに設定することが可能である。
なお、本形態では、重量調整部材８５，８６を磁性材料によって形成しているので、磁石７１，７２からの磁束を集中させて、磁気漏れを防止することができる。

そして、落下等によって外部から衝撃が加わった場合、可動体６の第２方向Ｘへの移動に対しては、第１板部８１１および第２板部８２１とコイルホルダ４の側板部４１１，４１２の内面４１１ｂ、４１２ｂとからなる第２ストッパ機構により可動体６の移動範囲が規制される。また、可動体６の第３方向Ｙへの移動に対しては、第２ヨーク８２の連結部８２２に設けられている突出部８２２ａとコイルホルダ４の側板部４１１の開口部４１３に面する端面４１３ａとからなる第３ストッパ機構により可動体６の移動範囲が規制される。
これら第２方向Ｘおよび第３方向Ｙの移動においては、接続体９１，９２はせん断方向に変形する。

一方、外部からの衝撃によって可動体６が第１方向Ｚに移動する場合、その一方側Ｚ１に移動する場合は、第１重量調整部材８５と第１ケース部材３１との間に配置されている接続体９１が圧縮され、第２重量調整部材８６と第２ケース部材３２との間に配置されている接続体９２が引き伸ばされる。このうち、第１重量調整部材８５と第１ケース部材３１との間に配置されている接続体９１は、第１重量調整部材８５の凸部８５２が第１ケース部材３１に当接した時点で圧縮範囲が規制され、それ以上押し潰されることはない。
一方、第１方向Ｚの他方側Ｚ２に可動体６が移動する場合は、第２重量調整部材８６と第２ケース部材３２との間に配置されている接続体９２が圧縮され、第１重量調整部材８５と第１ケース部材３１との間に配置されている接続体９１が引き伸ばされる。このうち、第２重量調整部材８６と第２ケース部材３２との間に配置されている接続体９２は、第２補助ヨーク８６の凸部８６２が第２ケース部材３２に当接した時点で圧縮範囲が規制され、それ以上押し潰されることはない。
したがって、第１方向Ｚのいずれの側に移動する場合でも、第１ストッパ機構により接続体９１，９２の圧縮範囲は接続体９１，９２が復元可能な範囲に制限され、その機能を有効に維持することができる。
この第１方向Ｚの移動範囲は、凸部８５２，８６２の高さＨを調整することにより、適宜に設定することができる。

なお、重量調整部材８５，８６を板状に形成して、第１ヨーク８１の第１板部８１１および第２ヨークの第２板部８２１にのみ重ねるようにしているから、第１方向Ｚ方向にのみ厚さが増大し、第２方向Ｘおよび第３方向の寸法は変わらない。重量調整部材８５，８６の厚さ分、第１ヨークおよび第２ヨークの厚さを大きくすることも考えられるが、その場合は、第１方向Ｚだけでなく、第２方向Ｘにも寸法が増大し、装置の大型化を招く。板状の重量調整部材８５，８６を第１板部８１１および第２板部８２１に重ねて固定することにより、装置の大型化を抑制することができる。
（他の実施の形態）
上記実施の形態では、重量調整部材８５，８６を磁性材料により形成して、補助ヨーク部材としても機能させたが、重量調整部材としては、樹脂等からなるものとしてもよい。その場合、ヨーク８１，８２に接着剤等によって固定してもよい。重量調整部材を樹脂等の非磁性材によって形成する場合、異なる重量のものに変更した場合でも、磁気回路への影響はないので、磁気回路への影響を考慮することなく重量について設計すればよい。
また、重量調整部材を板状に形成したが、ブロック状等に形成してもよい。例えば、凸部８５２，８６２が設けられている位置に、この凸部に代えて、ブロック状の重量調整部材を設けてもよい。
さらに、本発明としては、第１ヨーク８１の第１板部８１１において第１磁石７１が設けられている側、および第２ヨーク８２の第２板部８２１において第２磁石７２が設けられている側に、重量調整部材を設けることを妨げるものではない。

１…アクチュエータ、１ａ…磁気駆動回路、２…支持体、３…ケース、４…コイルホルダ、５…コイル、６…可動体、１０…給電基板、１６ａ，１６ｂ…ランド、３１…第１ケース部材、３２…第２ケース部材、４１…板部、４１ｃ…ガイド溝、４４…スリット、４７…第１プレート、４８…第２プレート、５０…空芯部、５１…長辺部、５２…短辺部、５６…コイル線、７１…第１磁石、７２…第２磁石、８１…第１ヨーク、８２…第２ヨーク、９１，９２…接続体、４１１，４１２，４１３，４１５…側板部、４１０…コイル配置穴、４１３…開口部、４１３ａ…端面、８１１…第１板部、８１２…張り出し部、８２１…第２板部、８２２…連結部、８２２ａ…突出部、８５…第１重量調整部材、８６…第２重量調整部材、８５１，８６１…平板部、８５２，８６２…凸部、Ｃ…重心、Ｘ…第２方向、Ｙ…第３方向、Ｚ…第１方向

Claims (7)

1. 支持体と、前記支持体に移動可能に支持された可動体と、前記支持体に設けられたコイル、および前記可動体に設けられて前記コイルに第１方向で対向する第１磁石を備え、前記可動体を前記第１方向に対して交差する第２方向に駆動する磁気駆動回路と、を有し、前記可動体に前記第１磁石を固定する磁性材料からなるヨークが設けられ、該ヨークに、前記可動体の重量を調整するための板状の重量調整部材が設けられ、
   さらに前記ヨークが平板状の前記第１磁石を固定する第１板部を備えて、前記重量調整部材は前記第１板部における前記第１方向の一方側に重ねられた状態に固定され、前記第１磁石は前記第１板部における前記第１方向の他方側に保持されていることを特徴とするアクチュエータ。
2. 前記重量調整部材は、前記第１板部の前記支持体と対向する前記第１方向の一方側の表面に設けられていることを特徴とする請求項１記載のアクチュエータ。
3. 前記重量調整部材は、前記第１方向の一方側から視たときに前記可動体の重心に対して点対称に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエータ。
4. 前記支持体と前記可動体とが前記第１方向で対向する位置の間に、前記支持体と前記可動体との双方に接するように配置された弾性又は粘弾性を有する接続体と、前記第１方向に沿う前記可動体の移動範囲を前記接続体が復元可能な範囲で規制するストッパ機構とを備えており、前記ストッパ機構は、前記重量調整部材に前記第１方向に沿って設けられた凸部と、前記支持体に設けられ、前記凸部を当接可能な受け部とからなることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
5. 前記可動体に、前記第１磁石と対向する側とは反対側で前記コイルに対向する第２磁石が設けられ、前記ヨークは、前記第１磁石を固定する前記第１板部と、前記第２磁石を固定する第２板部とを有し、前記支持体は前記ヨークの外側を囲むケースを有し、前記接続体は、前記第１板部と前記ケースとの間、および前記第２板部と前記ケースとの間にそれぞれ設けられ、前記重量調整部材は、前記第１板部及び前記第２板部のそれぞれに設けられていることを特徴とする請求項４記載のアクチュエータ。
6. 前記重量調整部材は、前記ヨークに接合される磁性材料からなる補助ヨーク部材であることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
7. 前記重量調整部材は、前記ヨークに接合される磁性材料からなる板状の補助ヨーク部材であり、前記凸部は、前記重量調整部材の一部を前記支持体に向けて屈曲させて形成されていることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。

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