JP7434741B2 - Vibration generator for push button switch, push button switch - Google Patents
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Description
本発明は、押しボタンスイッチの振動発生装置に関し、詳細にはボイスコイルモータ型の振動発生装置に関する。 The present invention relates to a vibration generator for a push button switch, and more particularly to a voice coil motor type vibration generator.
従来、パチンコ機やパチスロ機、スロットマシン等のアミューズメント機器には、押しボタンスイッチが設けられ、遊技者に対してボタン部の点滅等による演出により、ゲームへの期待感等を持たせることが行われている。演出としては、押しボタンスイッチを振動させたり、押しボタンスイッチのボタン部を突出させたりすることが知られている。 Conventionally, amusement machines such as pachinko machines, pachislot machines, and slot machines have been equipped with push button switches, and it has been used to give players a sense of anticipation for the game through effects such as flashing buttons. It is being said. As an effect, it is known to make the push button switch vibrate or make the button part of the push button switch protrude.
振動発生装置としては、ボイスコイルモータ型の振動発生装置がある。ボイスコイルモータ(以下、VCMと記載する)には、振動発生装置の他、リニアモータ、磁気ヘッド駆動アクチュエータ、電動機等、様々なものがある(例えば、特許文献1~6)。VCMは、磁石のエネルギー(磁場)を媒体として、電気エネルギーを運動エネルギーに変換する。VCMは、磁場中の導体に電流を流した時、フレミング左手の法則により所定の方向に力が発生するという動作原理を利用している。
As the vibration generator, there is a voice coil motor type vibration generator. There are various types of voice coil motors (hereinafter referred to as VCMs), such as vibration generators, linear motors, magnetic head drive actuators, and electric motors (for example,
図20は、従来の振動発生装置100のデフォルトの縦断面図である。固定部101は、ボビン102と該ボビン102に巻回されたコイル103とを備え、設置台61等に固定される。可動部105は、ケースヨーク106と、該ケースヨーク106の中央底部に取り付けられた円柱状の磁石(永久磁石)107と、該磁石107に取り付けられ円柱状のバックヨーク108とを備える。矢印Yは磁石107の着磁方向である。固定部101と可動部105とは、ボビン102の内側に、磁石107およびバックヨーク108を挿入するようにして組み合わされている。
FIG. 20 is a default vertical cross-sectional view of the
このような構成では、コイル103に電流を流すと可動部105が上方に移動し、コイル103に流す電流を切るあるいは電流の方向を変えることで、可動部105が自重あるいは吸引力で固定部101側に引き戻される。上方に移動した可動部105が振動対象物60に衝突して振動対象物60を振動させる。振動対象物60が押しボタンスイッチのボタン部に相当する。
In such a configuration, when current is applied to the
また、携帯電話やスマートフォンに内蔵される小型の振動発生装置の一部には、VCMと板ばねとを組み合わせたものもある(例えば、特許文献7)。これにおいては、板ばねで磁石(永久磁石)を懸架しており、板ばねによる共振現象を利用して振動させている。 Furthermore, some of the small-sized vibration generators built into mobile phones and smartphones include a combination of a VCM and a leaf spring (for example, Patent Document 7). In this case, a magnet (permanent magnet) is suspended by a leaf spring, and the resonance phenomenon caused by the leaf spring is used to vibrate.
一方、押しボタンスイッチのボタン部を突出させる装置としては、モータとギアとを用いて、螺旋状に形成されたガイド部材に沿って軸状部材を回転させるものがある(例えば、特許文献8)。 On the other hand, as a device for protruding the button part of a push button switch, there is a device that uses a motor and a gear to rotate a shaft member along a spirally formed guide member (for example, Patent Document 8) .
しかしながら、図20に示した従来の振動発生装置では、磁石107による磁場とコイル103に流れる電流との間に生じるローレンツ力のみを推力として振動を発生させている。そのため、投入する電力に対して得られる振動量が小さいという課題がある。また、可動部105の動きをガイドするガイド機構が設けられない低価格タイプでは、可動部105の上下動時にガイド部105がコイル103と接触し、コイル103が磨滅により早期に断線するといった課題もある。
However, in the conventional vibration generator shown in FIG. 20, vibrations are generated using only the Lorentz force generated between the magnetic field of the
これに対し、VCMと板ばねとを組み合わせた従来の振動発生装置は、共振現象を利用することでローレンツ力のみを利用する構成に比べて投入電力に対する振動量を大きくできる。しかしながら、板ばねを使用しているため、振動のストローク(振幅)が浅く、ばね定数の変化が大きい。ばね定数が変化すると、共振周波数が変化するため、安定して共振させるには共振周波数のフィードバック制御が必要となる。なお、板ばねを大きくすることでストロークを深めてばね定数を安定化ができるが、振動発生装置が大型化する。 On the other hand, a conventional vibration generator that combines a VCM and a leaf spring can generate a larger amount of vibration with respect to input power by utilizing resonance phenomena than a configuration that uses only Lorentz force. However, since a leaf spring is used, the vibration stroke (amplitude) is shallow and the change in spring constant is large. When the spring constant changes, the resonant frequency changes, so feedback control of the resonant frequency is required to achieve stable resonance. Note that by increasing the size of the leaf spring, the stroke can be deepened and the spring constant can be stabilized, but this increases the size of the vibration generator.
また、アミューズメント機器の押しボタンスイッチに搭載し、振動とボタン部の突出の両演出を行おうとすると、振動発生装置とボタン部を突出させるためのモータおよびギア等も別途必要となる。 Furthermore, if it is mounted on a push button switch of an amusement machine and attempts to produce both vibration and button protrusion, a vibration generator and a motor, gears, etc. for protruding the button part will also be required separately.
本発明は、小型でありながら、共振周波数のフィードバック制御を必要とせずに大きな振動量を得ることができ、かつ、大きな推力を必要とせずにデフォルトよりも可動部を上昇させた状態で振動させることができる振動発生装置を提供することを目的とする。 Although the present invention is compact, it is possible to obtain a large amount of vibration without requiring feedback control of the resonance frequency, and vibrates with the movable part raised higher than the default without requiring a large thrust. The purpose of the present invention is to provide a vibration generator that can generate vibrations.
本発明は、上記課題を解決するために、以下の構成を採用している。
すなわち、本発明の一側面に係る振動発生装置は、ボビンおよび該ボビンに巻回されたコイルを有する固定部と、永久磁石およびヨークを有し、前記永久磁石による磁束が前記コイルと鎖交するように前記固定部に組み合された可動部と、前記ボビンおよび前記可動部にそれぞれ形成された前記可動部の可動方向を軸方向とする同軸の穴部に配置され、前記固定部および前記可動部を連結する、非線形特性を有するコイルばねと、を備える。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following configuration.
That is, the vibration generator according to one aspect of the present invention includes a fixed part having a bobbin and a coil wound around the bobbin, a permanent magnet, and a yoke, and the magnetic flux by the permanent magnet interlinks with the coil. The movable part combined with the fixed part is disposed in coaxial holes formed in the bobbin and the movable part, respectively, with the movable direction of the movable part being the axial direction, and the fixed part and the movable part and a coil spring having nonlinear characteristics that connects the parts.
上記構成では、固定部と可動部とがコイルばねにて連結されているので、可動部の質量とコイルばねのばね定数によって決まる共振周波数と同じ周波数にてコイルに通電することで、共振現象を利用した振動を発生させることができる。これにより、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置に比べて、高効率の駆動が可能となり、同じ入力電力にてより大きな振動量を得ることができる。 In the above configuration, the fixed part and the movable part are connected by a coil spring, so the resonance phenomenon can be suppressed by energizing the coil at the same frequency as the resonance frequency determined by the mass of the movable part and the spring constant of the coil spring. It is possible to generate vibrations using As a result, compared to conventional vibration generators that use only Lorentz force as thrust, highly efficient driving is possible, and a larger amount of vibration can be obtained with the same input power.
また、共振現象を得るにあたり、コイルばねを使用しているので、板ばねに比べて振動のストローク(振幅)を深く取ることが容易に行え、ばね定数が安定化する。その結果、共振周波数が安定化し、板ばねを用いた従来の振動発生装置のように、共振周波数のフィードバック制御を行わなくても安定して共振させることが可能となる。また、コイルばねは板ばねに比べて低価格であるため、コスト的なメリットもある。 Furthermore, since a coil spring is used to obtain the resonance phenomenon, it is easier to obtain a deeper vibration stroke (amplitude) than with a plate spring, and the spring constant is stabilized. As a result, the resonant frequency is stabilized, and stable resonance can be achieved without feedback control of the resonant frequency, unlike conventional vibration generators using plate springs. In addition, since coil springs are cheaper than leaf springs, they also have cost advantages.
しかも、コイルばねは非線形特性を有しているので、大きな推力を必要とすることなく、可動部をデフォルトの位置からポップアップさせた位置を中心に振動させることがきる。これにより、モータおよびギア等の機構はもちろんのこと、大きな推力も必要とすることなく、ボタン部を突き上げた状態で振動させることが可能な、アミューズメント機器の押しボタンスイッチに適した振動発生装置を実現できる。 Moreover, since the coil spring has nonlinear characteristics, the movable part can be vibrated around the pop-up position from the default position without requiring a large thrust. As a result, we have created a vibration generator suitable for push-button switches in amusement machines that can vibrate when the button part is pushed up, without requiring a large thrust as well as mechanisms such as motors and gears. realizable.
また、コイルばねは、ボビンおよび可動部にそれぞれ形成された、可動部の可動方向を軸方向とする同軸の穴部に配置されている。このように配置することで、振動発生装置が大型化することはなく、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置と同等のサイズを維持できる。さらに、このように配置することで、コイルばねを用いずに組み立てて、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置を構成することができる。これにより、共振現象を利用するタイプと利用しないタイプとで、部品の共用化が可能となり、コスト削減が図れる。 Further, the coil spring is disposed in a coaxial hole portion formed in the bobbin and the movable portion, respectively, with the axial direction being the movable direction of the movable portion. By arranging it in this manner, the vibration generator does not become large in size, and can maintain the same size as a conventional vibration generator that uses only Lorentz force as thrust. Furthermore, by arranging them in this way, it is possible to assemble them without using a coil spring and configure a conventional vibration generator that uses only Lorentz force as thrust. This makes it possible to share parts between the type that uses resonance and the type that does not, resulting in cost reduction.
また、固定部と可動部とはコイルばねによって連結されているので、可動部の移動位置を規制するガイド機構等を設けずとも、固定部と可動部との相対的な位置関係が規制される。これにより、コイルの磨滅による断線はもちろんのこと、固定部と可動部との接触による摩耗も防止あるいは低減でき、製品寿命を延ばすことができる。
上記一側面に係る振動発生装置において、前記コイルばねは一端部に他の部分よりも径が大きい大径部を有し、前記ボビンに形成された前記穴部は貫通穴であり、該穴部の周囲に座繰り加工部が設けられている構成としてもよい。
Furthermore, since the fixed part and the movable part are connected by a coil spring, the relative positional relationship between the fixed part and the movable part can be regulated without providing a guide mechanism or the like to regulate the movement position of the movable part. . This makes it possible to prevent or reduce not only disconnection due to coil wear but also wear due to contact between the fixed part and the movable part, thereby extending the life of the product.
In the vibration generator according to the one aspect, the coil spring has a large diameter portion at one end that is larger in diameter than the other portion, and the hole formed in the bobbin is a through hole, and the hole portion is a through hole. A configuration may be adopted in which a counterbore is provided around the periphery.
これによれば、ボビンに形成された穴部にコイルばねを挿入することで、大径部がボビンの座繰り加工部に突き当たって係止される。したがって、コイルばねの他端(挿入側)を可動部に接続することで、固定部と可動部とをコイルばねを介して簡単に連結することができる。組み立て工程も平易である。
上記一側面に係る振動発生装置において、前記コイルばねと前記可動部とは螺子締結されている構成としてもよい。これによれば、コイルばねの端部と可動部とを簡単に接続することができる。
上記一側面に係る振動発生装置において、前記可動部と前記コイルばねとの接続部分に制振材が配置されている構成としてもよい。これによれば、制振材にて通電終了後の残留振動が速やかに吸収されるため、キレの良い振動を得ることができる。
上記一側面に係る振動発生装置において、前記ヨークは、前記永久磁石と同径をなすバックヨークと、該バックヨークよりも大径の有底円筒状のケースヨークとを含み、前記永久磁石は、前記可動方向と平行に着磁され、前記ケースヨークの内側の底部中央に配置され、前記ケースヨークと前記バックヨークとで挟持され、前記穴部は、前記永久磁石および前記バックヨークに形成され、前記コイルは、前記永久磁石および前記バックヨークと前記ケースヨークとの間に配置されている構成としてもよい。
According to this, by inserting the coil spring into the hole formed in the bobbin, the large diameter portion abuts and is locked against the counterbore of the bobbin. Therefore, by connecting the other end (insertion side) of the coil spring to the movable part, the fixed part and the movable part can be easily connected via the coil spring. The assembly process is also simple.
In the vibration generator according to the above aspect, the coil spring and the movable part may be screwed together. According to this, the end of the coil spring and the movable part can be easily connected.
In the vibration generator according to the above aspect, a vibration damping material may be disposed at a connection portion between the movable portion and the coil spring. According to this, residual vibrations after the end of energization are quickly absorbed by the damping material, so that sharp vibrations can be obtained.
In the vibration generator according to the above aspect, the yoke includes a back yoke having the same diameter as the permanent magnet, and a bottomed cylindrical case yoke having a larger diameter than the back yoke, and the permanent magnet includes: magnetized parallel to the movable direction, located at the center of the inner bottom of the case yoke, and sandwiched between the case yoke and the back yoke, the hole being formed in the permanent magnet and the back yoke, The coil may be arranged between the permanent magnet, the back yoke, and the case yoke.
これによれば、バックヨークの部分に磁束を集中させることができる。その結果、静推力の減衰が穏やかになり、長ストロークに適した振動発生装置を得ることができる。
上記一側面に係る振動発生装置において、前記ヨークは、大径円筒部と、前記大径円筒部の内側中央に位置し前記穴部を有する小径円筒部と、前記大径円筒部と前記小径円筒部とを繋ぐ底部とを有し、前記永久磁石は円筒状をなし、着磁方向を前記可動方向と直交する方向に着磁されると共に前記大径円筒部の内側に配置され、前記コイルは、前記永久磁石と前記小径円筒部との間に配置されている構成としてもよい。
According to this, magnetic flux can be concentrated in the back yoke portion. As a result, the damping of the static thrust becomes gentle, and a vibration generator suitable for long strokes can be obtained.
In the vibration generator according to the one aspect, the yoke includes a large-diameter cylindrical portion, a small-diameter cylindrical portion located at the center inside the large-diameter cylindrical portion and having the hole, and a cylindrical portion between the large-diameter cylindrical portion and the small-diameter cylindrical portion. The permanent magnet has a cylindrical shape, is magnetized in a direction perpendicular to the movable direction, and is disposed inside the large diameter cylindrical part, and the coil is , it may be arranged between the permanent magnet and the small diameter cylindrical portion.
これによれば、永久磁石の磁束と鎖交するコイル断面積を可動方向に長くとることができる。その結果、フェライト磁石のような安価で磁力の弱い磁石を使うことができ、コストを抑えることができる。
本発明の一側面に係る押しボタンスイッチは、未操作時には基準位置にあり、操作者の押し込み操作により押し込み方向へ移動するボタン部と、前記ボタン部を押し込み操作可能に支持し、押し込まれた前記ボタン部を復帰させるベース部と、請求項1から6の何れか1項に記載の振動発生装置と、を備え、前記固定部が前記ベース部に固定され、前記可動部が前記ボタン部の下面側に配置され、振動時に前記ボタン部を前記基準位置から前記押し込み方向とは反対の方向に移動させる構成である。
According to this, the cross-sectional area of the coil interlinked with the magnetic flux of the permanent magnet can be made longer in the movable direction. As a result, inexpensive and weak magnets such as ferrite magnets can be used, and costs can be reduced.
A push button switch according to one aspect of the present invention includes a button part that is in a reference position when not operated and moves in a pushing direction when an operator pushes the button part, and a button part that supports the button part so that the button part can be pushed and operated. A base part for returning the button part, and the vibration generator according to any one of
上記構成によれば、固定部が固定されているベース部が、可動部の共振による振動の反動で共振し、ベース部を中心に大きな振動量が得られる。そして、ボタン部の下面側に配置された可動部がデフォルト位置より上昇することで、ボタン部を突き上げる。これにより、モータおよびギア等の機構はもちろんのこと、大きな推力も必要とすることなく、ボタン部を突き上げた状態で振動させることが可能な、アミューズメント機器の押しボタンスイッチを実現することができる。 According to the above configuration, the base portion to which the fixed portion is fixed resonates in reaction to the vibration caused by the resonance of the movable portion, and a large amount of vibration is obtained around the base portion. Then, the movable part disposed on the lower surface side of the button part rises from the default position, thereby pushing up the button part. Thereby, it is possible to realize a push button switch for an amusement machine that can vibrate when the button part is pushed up, without requiring a large thrust as well as mechanisms such as a motor and gears.
本発明によれば、小型でありながら、共振周波数のフィードバック制御を必要とせずに大きな振動量を得ることができ、かつ、大きな推力を必要とせずにデフォルトよりも可動部を上昇させた状態で振動させることができる振動発生装置を提供することができる。 According to the present invention, although the present invention is small, it is possible to obtain a large amount of vibration without requiring feedback control of the resonant frequency, and in a state where the movable part is raised higher than the default without requiring a large thrust. A vibration generator that can vibrate can be provided.
以下、本発明の一側面に係る実施形態(以下、「本実施形態」とも表記する)を、図面に基づいて説明する。ただし、以下で説明する本実施形態は、あらゆる点において本発明の例示に過ぎない。本発明の範囲を逸脱することなく種々の改良や変形を行うことができることは言うまでもない。つまり、本発明の実施にあたって、実施形態に応じた具体的構成が適宜採用されてもよい。 Hereinafter, an embodiment (hereinafter also referred to as "this embodiment") according to one aspect of the present invention will be described based on the drawings. However, this embodiment described below is merely an illustration of the present invention in all respects. It goes without saying that various improvements and modifications can be made without departing from the scope of the invention. That is, in implementing the present invention, specific configurations depending on the embodiments may be adopted as appropriate.
§1 適用例
まず、本発明が適用される場面の一例について説明する。図1、図2、図6に示すように、本実施の形態に係る振動発生装置1は、振動対象物60に固定部10が、例えば螺子90等を用いて固定される。振動発生装置1は、固定部10と可動部20と備える。固定部10は、ボビン11およびボビン11に巻回されたコイル12を有する。可動部20は、磁石21と該磁石21を着磁方向に挟むケースヨーク22およびバックヨーク23を有する。固定部10と可動部20とは、固定部10および可動部20に亘って形成された可動方向に長い軸状の穴部に配置されたコイルばね30にて連結されている。コイルばね30のばね定数kは、可動部20の質量Mを考慮して、所望の共振周波数にて可動部20を共振させるように設定されている。さらに、コイルばね30は、非線形特性を有する不等ピッチコイルばねが用いられている。
§1 Application Example First, an example of a situation where the present invention is applied will be described. As shown in FIGS. 1, 2, and 6, in the
これによれば、所望の共振周波数と一致する通電周波数の交番電流をコイル12に流すことで、ローレンツ力にて可動部20が上下動し、これを外力として可動部20が共振周波数にて共振する。このような可動部20の共振による振動の反力を受けて固定部10が共振し、ひいては固定部10が取り付けられている振動対象物60が共振する。
According to this, by passing an alternating current with an energization frequency that matches a desired resonant frequency through the
共振現象を利用することで、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置と比べて、高効率の駆動が可能となり、同じ入力電力にてより大きな振動量を得ることができる。また、共振を生じさせるコイルばね30を、固定部10のボビン11および可動部20にそれぞれ形成された可動部20の可動方向を軸方向とする同軸の穴部に配置している。このように配置することで、従来の振動発生装置と同等のサイズを維持すると共に、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置と部品の共用化が可能となり、コスト削減が図れる。
By utilizing the resonance phenomenon, compared to conventional vibration generators that use only Lorentz force as thrust, it is possible to drive with higher efficiency and obtain a larger amount of vibration with the same input power. Further, a
しかも、コイルばね30として、不等ピッチコイルばねを用いている。これにより、図5の#500に示すような、可動部20のポップアップ分に必要な直流電流を交番電流に重畳バイアスする形で印加することで、図6に示すように、デフォルトの位置からポップアップさせた位置を中心に可動部20を上下に共振させることができる。
Moreover, as the
前述したように、パチンコ機やパチスロ機、スロットマシン等のアミューズメント機器に設けられる押しボタンスイッチには、遊技者に対してボタン部の点滅等の演出が求められる。 As described above, push-button switches provided in amusement machines such as pachinko machines, pachi-slot machines, and slot machines are required to provide effects to players, such as blinking of the button part.
図17は、振動発生装置1を搭載した押しボタンスイッチ70の縦断面図である。図17に示すように、押しボタンスイッチ70は、ボタン部71と、ベース部72と、上記振動発生装置1を備える。ボタン部71は、未操作時には基準位置にあり、操作者の押し込み操作により押し込み方向へ移動する。ベース部72は、ボタン部71を押し込み操作可能に支持し、押し込まれたボタン部71を図示しない復帰ばねの復元力等を用いて復帰させる。振動発生装置1の固定部10がベース部72に固定され、振動発生装置1の可動部20がボタン部71の下面71a側に配置されている。なお、参照符号73は、押しボタンスイッチ70が取り付けられる筐体等である。
FIG. 17 is a longitudinal cross-sectional view of a
可動部20をデフォルトの位置からポップアップすることなく共振させると、図17に示す状態で、固定部10が取り付けられているベース部82が、可動部20の振動の反動で共振し、ベース部72を中心押しボタンスイッチ70全体が振動する。
When the
図18は、押しボタンスイッチ70がボタン部71を突き上げた状態を示す縦断面図である。図18に示すように、可動部20をデフォルトの位置からポップアップした位置で共振させると、ポップアップした可動部20に下面71aが押し上げられ、ボタン部71が突き上がった状態で、ベース部72を中心に押しボタンスイッチ70全体が振動する。
FIG. 18 is a longitudinal sectional view showing a state in which the
このように、振動発生装置1を搭載した押しボタンスイッチ70は、共振による大きな振動量に加えて、モータおよびギア等の機構はもちろんのこと、大きな推力も必要とすることなく、ボタン部71を突き上げた状態で振動させることができる。アミューズメント機器に好適な押しボタンスイッチ70を実現できる。また、家庭用ゲーム機の操作装置の押しボタンスイッチにも適用することもできる。
In this way, the
図19は、図10の部品を共用した従来の振動発生装置50を搭載した押しボタンスイッチ80の縦断面図である。図19に示すように、押しボタンスイッチ80は、ボタン部81と、ベース部82と、振動発生装置50を備える。ボタン部81は、未操作時には基準位置にあり、操作者の押し込み操作により押し込み方向へ移動する。ベース部82は、ボタン部81を押し込み操作可能に支持し、押し込まれたボタン部81を図示しない復帰ばねの復元力等を用いて復帰させる。振動発生装置50の固定部10がベース部82に固定され、振動発生装置50の可動部20がボタン部81の下面81a側に配置されている。なお、参照符号83は、押しボタンスイッチ80が取り付けられる筐体等である。
FIG. 19 is a longitudinal sectional view of a
このような構成では、コイル12(図10参照)に通電することで、ローレンツ力のみを推力として可動部20が上方に移動し、通電を切ることで、可動部20は固定部10側に戻る。可動部20が振動対象物60に相当する下面81aに衝突してボタン部81を振動させる。
In such a configuration, by energizing the coil 12 (see FIG. 10), the
§2 構成例
〔実施の形態1〕
以下、本発明の一側面における実施の形態を、図1~図12に基づいて例示する。
§2 Configuration example [Embodiment 1]
Embodiments of one aspect of the present invention will be illustrated below based on FIGS. 1 to 12.
(振動発生装置1の構成)
図1は、本実施の形態に係る振動発生装置1の斜視図である。図2は、上記振動発生装置1のデフォルトの縦断面図である。
(Configuration of vibration generator 1)
FIG. 1 is a perspective view of a
図1又は図2に示すように、振動発生装置(以下、振動発生装置と称する)1は、筐体等の振動対象物60に固定される固定部10と、固定部10に対して可動する可動部20と、固定部10と可動部20とを連結するコイルばね30とを有する。なお、以下においては、説明の便宜上、振動発生装置1は水平面に設置され、可動部20が上下方向に可動する(つまり、可動方向=上下方向)として説明する。なお、当然のことながら、設置は水平面に限るものではない。
As shown in FIG. 1 or 2, a vibration generator (hereinafter referred to as a vibration generator) 1 includes a fixed
固定部10は、ボビン11と該ボビン11に巻回されたコイル12と、外部と電気的に接続するための電気接続部13等を備える。ボビン11はコイル12を巻回させるための有底筒状の部品であり、一般的には樹脂より形成されている。ボビン11の底部11aは鍔状に延設され、延設された部分に、振動発生装置1を筐体等の振動対象物60に螺子90等で固定するための取り付け部14および電気接続部13が設けられている。円筒部11bの上端部には壁部11cがフランジ状に形成され、コイル12は、円筒部11bにおける壁部11cと底部11aとの間に巻回されている。
The
ボビン11の底部11aにおける、円筒部11bの中心軸が通る中央部には、上下方向に貫通した固定側軸穴(穴部)15が形成されている。固定側軸穴15の周囲には座繰り加工が施されて、座繰り加工部16が形成されている。座繰り加工部16は、コイルばね30の後述する大径部30aを収容する。
A fixed-side shaft hole (hole portion) 15 is formed in the
一方、可動部20は、有底円筒状のケースヨーク22と、該ケースヨーク22の内側の底部22a中央に配置された磁石(永久磁石)21と、該磁石21に取り付けられ磁石21と同径のバックヨーク23とを備える。磁石21およびバックヨーク23はそれぞれリング状に形成されており、可動部20の可動方向である上下方向に貫通する軸穴を有する。以下、磁石21およびバックヨーク23に形成された各軸穴を合せて可動側軸穴(穴部)24と称する。
On the other hand, the
磁石21は、可動方向より平面視した可動部20の中央部に位置し、着磁方向は矢印Yにて示す可動方向と平行をなす方向である。磁石21としては、優れた磁気特性を有し、小さいサイズでも強力な磁場を作り出すことができるネオジウムマグネット等を用いることが好ましい。ケースヨーク22とバックヨーク23とは、磁石21を着磁方向に挟むように配置されている。ケースヨーク22およびバックヨーク23は、鉄より形成されるのが一般的である。
The
可動部20は、磁石21による磁束がコイル12と鎖交するように固定部10に組み合されている。本実施の形態では、磁石21およびバックヨーク23からなる厚肉円筒部27とケースヨーク22の円筒壁22bとの間の空間にコイル12が配置されるように組み合されている。
The
これら固定部10と可動部20とは、組み合された状態でコイルばね30にて連結されている。コイルばね30は、予め定められた所定のばね定数を有しており、これについては後述する。コイルばね30は、ボビン11および可動部20にそれぞれ形成された、可動方向を軸方向とする同軸の穴部である固定側軸穴15および可動側軸穴24に配置されている。
The
コイルばね30は、一端部に他の部分よりも径が大きい大径部30aを有し、他端側からボビン11の底部11aより挿入されている。コイルばね30は、大径部30aを有する一端部がボビン11の底部11aに形成された座繰り加工部16に収容されており、座繰り加工部16に突き当たることで、上方への移動が規制されている。
The
一方、コイルばね30の他端部は、可動部20と螺子締結されている。本実施の形態では、コイルばね30の他端部は、ケースヨーク22の底部に止螺子31に螺子締結されている。止螺子31は、ケースヨーク22の底部22a中央に形成された螺子穴22cにワッシャ32を介して外側より挿入され、ケースヨーク22内側に突き出た部分にコイルばね30の他端部が螺合されている。
On the other hand, the other end of the
また、より好ましい構成として、可動部20とコイルばね30との接続部分に制振材33が配置されている。制振材33には、例えば、ピックアップのダンピング材として多用されている、CIPD(Cured In Place Damper)等の振動吸収剤を用いることができる。
Moreover, as a more preferable configuration, a damping
図2に示すように、コイル12に電流が印加されていない状態(デフォルト)で、バックヨーク23の底面とボビン11の底部11aとの間には所定の隙間が確保されている。同様に、ケースヨーク22の底部22aの内面とボビン11の壁部11cとの間にも所定の隙間が確保されている。これらの隙間は、可動部20が共振周波数Fnで共振しても、固定部10と衝突しないように設定されている。
As shown in FIG. 2, when no current is applied to the coil 12 (default), a predetermined gap is ensured between the bottom surface of the
(コイルばね30)
コイルばね30のばね定数kは、可動部20の質量Mと可動部20を共振させる所望の共振周波数(固有振動数)Fnとに応じて予め設定されている。具体的には、可動部20の質量Mと、所望の共振周波数とに基づいて、コイルばね30のばね定数が以下のように設定される。
(Coil spring 30)
The spring constant k of the
可動部20の共振周波数Fnは、可動部20の質量Mとコイルばね30のばね定数kとで、次式(1)で決定される。
The resonant frequency Fn of the
さらに、コイルばね30は非線形特性を有しており、本実施の形態では、不等ピッチコイルばねから構成されている。なお、円錐コイルばねや、テーパーコイルばねを用いてもよい。コイルばね30として非線形特性のコイルばねを用いることで、線形特性のコイルばねを用いる場合よりも、小さな推力で、平常時の安定点(デフォルトの位置)から離れた位置を中心に振動させることが可能となる。
Furthermore, the
例えば、前述したアミューズメント機器の押しボタンスイッチにおいては、大当たりモードに入るとボタン部の操作面を5mm程度ポップアップし、その位置を中心として振動することが求められる。この5mm程度ポップアップを線形特性の等ピッチコイルばねにて実現しようとすると、大きな推力が必要となる。 For example, in the push button switch of the above-mentioned amusement machine, when entering the jackpot mode, the operation surface of the button part is required to pop up about 5 mm and vibrate around that position. If an attempt is made to realize this pop-up of approximately 5 mm using a uniform pitch coil spring with linear characteristics, a large thrust force will be required.
具体例を挙げると、上述したように、コイルばね30に必要とされるばね定数kは、可動部20の質量Mと所望する共振周波数Fnから式(1)で求めることができる。例えば、可動部20の質量Mが40gで、所望する共振周波数Fnを50Hzとすると、ばね定数k[N/m]は約4000[N/m]となる。
To give a specific example, as described above, the spring constant k required for the
コイルばね30として、線形特性の等ピッチコイルばねを用いた場合、デフォルトの位置から5mmポップアップした位置で振動させるには、4000×0.005=20Nの推力が必要となる。推力定数が4N/Aとすると、コイルばね力に抗して5mmポップアップした位置に保持するには常時20/4=5Aの電流を流し続けることが必要となり、電力の浪費となると同時にコイルの発熱も過大となる。または、印可電圧の制限で発生できない場合も多い。
When a uniform pitch coil spring with linear characteristics is used as the
これに対し、コイルばね30として、不等ピッチコイルばねのような非線形特性のコイルばねを用いることで、20Nもの推力を必要とすることなく、デフォルトの位置から5mmポップアップした位置で振動させることができる。
On the other hand, by using a coil spring with non-linear characteristics such as an unequal pitch coil spring as the
図3は、等ピッチコイルばねおよび不等ピッチコイルばねの、たわみと荷重との関係を示す図である。図3に示すように、不等ピッチコイルばねを用いることで、等ピッチコイルばねよりも小さな荷重、つまり小さな推力でたわみを発生させることができる。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between deflection and load of uniform pitch coil springs and unequal pitch coil springs. As shown in FIG. 3, by using unequal pitch coil springs, it is possible to generate deflection with a smaller load, that is, a smaller thrust, than with uniform pitch coil springs.
(振動発生装置1の組み立て)
図2、図4を用いて、振動発生装置1の組み立て方の一例について説明する。図4は、上記振動発生装置1の分解斜視図である。図4に示すように、ボビン11にコイル12を巻回して固定部10を形成する。また、図2に示すように、ケースヨーク22の底部22aの内側中央に形成された凸部22dに合せてリング状の磁石21を吸着(又は接着)にて固定させ、その上にバックヨーク23を吸着(又は接着)にて固定させる。次に、ケースヨーク22の凸部22dを貫通する螺子穴22cにワッシャ32を介して止螺子31を挿入する。
(Assembling the vibration generator 1)
An example of how to assemble the
このように形成した固定部10と可動部20とを、ボビン11の内側に磁石21およびバックヨーク23からなる厚肉円筒部27が入り込むように組み合せる。組み合わせた状態で、可動側軸穴24および固定側軸穴15は可動方向に重畳する。
The
次に、ボビン11の底部11aの座繰り加工部16からコイルばね30を、大径部30aとは反対側の端部から挿入し、コイルばね30の挿入側の端部をケースヨーク22の底部22aの内側中央から突き出た止螺子31に回し込んで固定する。
Next, the
これによれば、ボビン11に形成された固定側軸穴15にコイルばね30を挿入することで、大径部30aがボビン11の座繰り加工部16に突き当たって係止される。したがって、コイルばね30の挿入側を可動部20に接続することで、固定部10と可動部20とをコイルばね30を介して簡単に連結することができる。
According to this, by inserting the
さらに、コイルばね30と可動部20とは螺子締結する構成としている。したがって、コイルばね30の挿入側の端部を止螺子31に回し込んで固定することで、コイルばね30と可動部20も簡単に接続することができる。
Further, the
その後、可動部20側を下方に向けた状態で、座繰り加工部16から液体状の振動吸収剤を定量注入する。紫外線を照射するなどして注入した振動吸収剤を硬化させ、可動部20とコイルばね30との接続部分に制振材33を配置する。このように、振動発生装置1の組み立て工程は平易である。
Thereafter, with the
(コイル12に流す駆動電流)
図5は、上記振動発生装置1のコイル12に流す駆動電流の一例の波形図である。図5の#500、#501に示すように、コイル12に流す駆動電流は、正弦波の交番電流であり、コイルばね30のばね定数kと可動部20の質量Mとで決定される共振周波数Fnの正弦波の交番電流となる。図5の#500、#501は、共振周波数Fnが200Hzに設定されている場合の交番電流の波形を示している。
(Drive current flowing through coil 12)
FIG. 5 is a waveform diagram of an example of a drive current flowing through the
そして、デフォルトの位置からポップアップした位置で動作させるためには、図5の#500に示すように、可動部20のポップアップ分に必要な直流電流を交番電流に重畳バイアスする形で印加する。デフォルトの位置からポップアップさせることなく通常の位置(安定点)で動作させる場合は、図5の#501に示すように、直流電流を重畳バイアスすることなく、共振周波数Fnの正弦波の交番電流のみを印加する。
In order to operate at a position popped up from the default position, as shown in #500 in FIG. 5, a DC current necessary for the pop-up of the
(振動発生装置1の動作)
図2、図6を用いて、振動発生装置1の動きを説明する。図2中、矢印Xは磁束線を示し、D1はコイル12に流れる電流の向きを示している。図6は、上記振動発生装置1がデフォルトからポップアップしている状態を示す縦断面図である。
(Operation of vibration generator 1)
The movement of the
図2に示すように、コイル12に交番電流を流すと、フレミング左手の法則に従って上下方向に推力(ローレンツ力)が発生し、可動部20が上下動する。
As shown in FIG. 2, when an alternating current is passed through the
ここで、コイル12に流す交番電流の周波数を、コイルばね30のばね定数kと可動部20の質量Mとで決定される所望の共振周波数Fnと一致(同等)させると、ローレンツ力による上下動を外力として可動部20が共振周波数Fnにて共振する。
Here, if the frequency of the alternating current flowing through the
そして、図5の#501に示した、直流電流を重畳バイアスしない共振周波数Fnの正弦波の交番電流のみを印加すると、図2に示すデフォルトの位置を中心に上下に共振する。 Then, when only a sinusoidal alternating current of a resonant frequency Fn without a superimposed bias of a direct current as shown in #501 of FIG. 5 is applied, resonance occurs vertically around the default position shown in FIG. 2.
一方、図5の#500に示した、可動部20のポップアップ分に必要な直流電流を交番電流に重畳バイアスする形で印加すると、図6に示すように、デフォルトの位置からポップアップした位置を中心に上下に共振する。
On the other hand, if the direct current necessary for the pop-up of the
可動部20がこのように振動すると、この振動の反力を受けて固定部10が共振し、ひいては固定部10が取り付けられている振動対象物60が共振する。なお、以降、コイル12に流す交番電流の周波数を通電周波数と称する。
When the
(評価)
図7は、共振周波数Fnに対する通電周波数と振幅比との関係を示す共振曲線図である。共振周波数Fnは200Hzに設定している。図7に示すように、通電周波数を共振周波数Fnと同じ200Hzとすることで振幅比が最大となる。振幅比は、通電周波数が200Hzからずれるに従って低下し、また振幅比の最大値は減衰比に依存する。図7から、減衰比を0.10とすることで、共振なしの振幅比の10倍の振幅比を得ることができることがわかる。また、減衰比を0.06とすることで、共振なしの振幅比の16倍以上もの振幅比を得ることができることがわかる。
(evaluation)
FIG. 7 is a resonance curve diagram showing the relationship between the energization frequency and the amplitude ratio with respect to the resonance frequency Fn. The resonance frequency Fn is set to 200Hz. As shown in FIG. 7, the amplitude ratio is maximized by setting the energization frequency to 200 Hz, which is the same as the resonance frequency Fn. The amplitude ratio decreases as the energization frequency deviates from 200 Hz, and the maximum value of the amplitude ratio depends on the damping ratio. It can be seen from FIG. 7 that by setting the damping ratio to 0.10, an amplitude ratio that is 10 times the amplitude ratio without resonance can be obtained. It is also seen that by setting the damping ratio to 0.06, an amplitude ratio that is 16 times or more than the amplitude ratio without resonance can be obtained.
図8、図9は、時間と可動部20の変位との関係を示す図であり、図8は制振材33無し、図9は制振材33有りである。図8、図9は何れも、時間1.20まで共振周波数Fnに一致する通電周波数で駆動し、その後、コイル12への通電をOFFした場合の、時間と可動部20の変位との関係を示している。
8 and 9 are diagrams showing the relationship between time and the displacement of the
図8に示すように、制振材33が配置されていない状態では、通電をOFFした後も残留振動が長く継続していることがわかる。つまり、振動のキレが悪い。一方、図9に示すように、制振材33が配置されている状態では、時間1.32で振動がほぼ収束していることがわかる。つまり、通電をOFFした後、速やかに残留振動が収束する、キレの良い振動が得られる。
As shown in FIG. 8, it can be seen that in a state where the damping
(従来の振動発生装置50との部品共用)
上記振動発生装置1は、可動部20を振動対象物60に衝突させて振動対象物60を振動させる従来の振動発生装置と部品共用できるように設計されている。
(Common parts with conventional vibration generator 50)
The
図10は、振動発生装置1と部品を共用して構成した従来の振動発生装置50のデフォルトの縦断面図である。図10に示すように、コイルばね30、止螺子31、ワッシャ32、および制振材33を備えておらず、固定部10と可動部20とは連結されていない。
FIG. 10 is a default vertical cross-sectional view of a
コイル12に電流が印加されていない状態(デフォルト)で、バックヨーク23の底面とボビン11の底部11aとは接触している。ケースヨーク22の底部22aの内面とボビン11の壁部11cとの間には所定の隙間が確保されている。なお、ケースヨーク22の底部22aの内面とボビン11の壁部11cとの間の隙間は、図2の縦断面図よりも小さい。固定部10は、振動対象物60に対向して設けられた取り付け台61等に設置される。
When no current is applied to the coil 12 (default), the bottom surface of the
図11は、図10に示す従来の振動発生装置50の縦断面図であり、可動部20が振動対象物60に衝突している状態を示す。図12は、従来の振動発生装置50のコイル12に流す駆動電流の一例の波形図である。図12に示すように、コイル12に流す駆動電流は、正方向のみの矩形波である。
FIG. 11 is a vertical cross-sectional view of the
図10に示すように、コイル12に矩形波の駆動電流(図12参照)を流すと、フレミング左手の法則に従って上方向に推力(ローレンツ力)が発生する。図10中、矢印Xは磁束線を示し、D1はコイル12に流れる電流の向きを示している。推力は、正方向の電流が印加されている間だけ発生する。推力にて上に移動した可動部20は図11に示すように、振動対象物60に衝突して振動対象物60を振動させる。
As shown in FIG. 10, when a rectangular wave drive current (see FIG. 12) is applied to the
コイル12に印加される電流がゼロになると、可動部20はその自重にて固定部10側に引き戻される(落下する)。可動部20が上方に移動する度に振動対象物60に衝突して振動対象物60を振動させる。上下動時、可動部20の厚肉円筒部27は、外周面27aをボビン11の内周面11dに沿わせるようにして移動する。
When the current applied to the
ここで、厚肉円筒部27の外周面27aとボビン11の内周面11dとの間の隙間は、可動部20が傾いた状態で上下動しても、可動部20のケースヨーク22の円筒壁22bがコイル12に接触しないように設定されている。これにより、可動部20が傾いた状態で上下動しても、可動部20がコイル12に接触することによる磨滅にて、コイル12が早期に断線するといったこと不具合を防止できる。
Here, the gap between the outer
(効果)
上記構成では、固定部10と可動部20とがコイルばね30にて連結されている。したがって、可動部20の質量Mとコイルばね30のばね定数kによって決まる共振周波数と同じ通電周波数の電流をコイル12に流すことで、共振現象を利用した振動を発生させることができる。これにより、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置に比べて、高効率の駆動が可能となり、同じ入力電力にてより大きな振動量を得ることができる。
(effect)
In the above configuration, the fixed
また、共振現象を得るにあたり、コイルばね30を使用しているので、板ばねに比べて振動のストローク(振幅)を深く取ることが容易に行え、ばね定数kが安定化する。その結果、共振周波数が安定化し、板ばねを用いた従来構成の振動発生装置のように、共振周波数のフィードバック制御を行わなくても安定して共振させることが可能となる。コイルばね30は板ばねに比べて低価格であるため、コスト的なメリットもある。
Furthermore, since the
また、コイルばね30をボビン11および可動部20にそれぞれ形成された可動方向を軸方向とする同軸の穴部である固定側軸穴15および可動側軸穴24に配置している。このような配置することで、振動発生装置1が大型化することはなく、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置と同等のサイズを維持できる。さらに、このように配置することで、コイルばね30を用いずに組み立てて、ローレンツ力のみを推力とする従来の振動発生装置50を構成することができる。これにより、共振現象を利用するタイプと利用しないタイプとで、部品の共用化が可能となり、コスト削減が図れる。
Further, the
また、固定部10と可動部20とはコイルばね30によって連結されているので、可動部20の移動位置を規制するガイド機構等を設けずとも、固定部10と可動部20との相対的な位置関係が規制される。これにより、コイル12の磨滅による断線はもちろんのこと、固定部10と可動部20との接触による摩耗も防止あるいは低減でき、製品寿命を延ばすことができる。
Further, since the fixed
しかも、コイルばね30は非線形特性を有しているので、大きな推力を必要とすることなく、可動部をデフォルトの位置からポップアップさせた位置を中心に振動させることがきる。これにより、モータおよびギア等の機構はもちろんのこと、大きな推力も必要とすることなく、ボタン部を突き上げた状態で振動させることが可能な、アミューズメント機器の押しボタンスイッチに適した振動発生装置を実現できる。
Moreover, since the
〔実施の形態2〕
以下、本発明の一側面における他の実施形態を、図13、図14に基づいて例示する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 2]
Hereinafter, other embodiments of one aspect of the present invention will be illustrated based on FIGS. 13 and 14. For convenience of explanation, members having the same functions as the members described in the above embodiment are given the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.
図13は、本実施の形態に係る振動発生装置1Aのデフォルトの縦断面図である。図13中、矢印Xは磁束線を示し、D1はコイル12に流れる電流の向きを示している。図14は、上記振動発生装置1Aがデフォルトからポップアップしている状態を示す縦断面図である。
FIG. 13 is a default vertical cross-sectional view of the
実施の形態1の振動発生装置1では、固定部10のコイル12の内側に、可動部20の磁石21およびバックヨーク23が配設され、磁石21の磁着方向(矢印Y)は可動部20の可動方向であった。これに対し、図13に示すように、実施の形態2の振動発生装置1Aでは、固定部10Aのコイル12の外側に、可動部20Aの円筒状の磁石21Aが配置され、磁石21Aの磁着方向(矢印Y)は可動部20Aの可動方向と直交する方向である。
In the
固定部10Aのボビン11Aは、円筒部11bがボビン11の円筒部11bよりも小径に形成されている。可動部20Aは、有底円筒状をなすヨーク40を備えている。ヨーク40は、大径円筒部40aと、大径円筒部40aの内側中央に設けられた小径円筒部40bと、大径円筒部40aと小径円筒部40bとを繋ぐ底部40cとを有する。磁石21Aは、大径円筒部40aの内側面に吸着(又は接着)にて固定されている。小径円筒部40bにコイルばね30を挿通させる可動側軸穴(穴部)24Aが形成され、底部40c中央に螺子穴40dが形成され、止螺子31が挿入されている。このような可動部20Aは、固定部10Aに対して、磁石21Aと小径円筒部40bとの間にコイル12が配置されるように組み合されている。
The
コイル12に交番電流を流すと、フレミング左手の法則に従って上下方向に推力(ローレンツ力)が発生し、可動部20Aが上下動する。コイル12に流す交番電流の周波数を、コイルばね30のばね定数kと可動部20Aの質量Mとで決定される所望の共振周波数Fnと一致(同等)させると、ローレンツ力による上下動を外力として可動部20Aが共振周波数Fnにて共振する。
When an alternating current is passed through the
ここで、図5の#501に示した、直流電流を重畳バイアスしない共振周波数Fnの正弦波の交番電流のみを印加すると、図13に示すデフォルトの位置を中心に上下に共振する。一方、図5の#500に示した、可動部20のポップアップ分に必要な直流電流を交番電流に重畳バイアスする形で印加すると、図14に示すように、デフォルトの位置からポップアップした位置を中心に上下に共振する。そして、このような可動部20Aの共振による振動の反力を受けて固定部10Aが共振し、ひいては固定部10Aが取り付けられている振動対象物60が共振する。
Here, if only the sinusoidal alternating current of the resonant frequency Fn without the superimposed bias of the DC current shown in #501 of FIG. 5 is applied, resonance occurs vertically around the default position shown in FIG. 13. On the other hand, if the DC current necessary for the pop-up of the
上記振動発生装置1Aも振動発生装置1と同様の手順で組み立てることができ、組み立ては平易である。さらに、上記振動発生装置1Aも、振動発生装置1と同様、可動部20Aを振動対象物60に衝突させて振動対象物60を振動させる従来の振動発生装置と部品共用できるように設計されている。
The
図15は、従来の振動発生装置50Aのデフォルトの縦断面図である。図15に示すように、コイルばね30、止螺子31、ワッシャ32、および制振材33を備えておらず、固定部10と可動部20とが連結されていない。なお、動作は、振動発生装置50と同様であるので説明を省略する。
FIG. 15 is a default vertical cross-sectional view of a
図16は、振動発生装置1および振動発生装置1Aのストローク位置と静推力との関係を示す図である。ストローク位置は、可動部20、可動部20Aの変位量である。図16に示すように、コイル12の外側に磁石21Aが配置されている振動発生装置1Aは、変位量が小さいうちは振動発生装置1Aよりも大きな静推力を得られる。しかしながら、ある位置から略比例して静推力が減衰し始める。これは、振動発生装置1Aの構成では、磁石21Aの磁束(矢印X)と鎖交するコイル12の断面積が可動部20Aの変位に伴って減少するためである。但し、磁石21Aの磁束(矢印X)と鎖交するコイル12の断面積が可動方向に長い。そのため、磁石21Aとして、安価で磁力の弱い例えばフェライト磁石等を使うことができる。
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the stroke position and static thrust of the
一方、コイル12の内側に磁石21が配置されている振動発生装置1は、変位量が小さいうちは振動発生装置1Aに比べてやや静推力が低いが、変位量が中位に達しても静推力を維持し、静推力の減衰が穏やかである。これは、振動発生装置1の構成では、バックヨーク23部分に磁束(矢印X)が集中しており、可動部20が変位しても、磁束(矢印X)と鎖交するコイル12の断面積の変化が少ないためである。静推力の減衰が穏やかなため、長ストロークに適している。また、磁石21の着磁は軸方向のため空心コイルで容易にフル着磁が可能である。
On the other hand, the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications can be made within the scope of the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. are also included within the technical scope of the present invention.
1、1A、50、50A 振動発生装置
10、10A、 固定部
11、11A ボビン
11a、22a、40c 底部
11b 円筒部
12 コイル
15 固定側軸穴(穴部)
16 座繰り加工部
20、20A 可動部
21、21A 磁石(永久磁石)
22 ケースヨーク
23 バックヨーク
24 可動側軸穴(穴部)
30 コイルばね
30a 大径部
31 止螺子
33 制振材
40 ヨーク
40a 大径円筒部
40b 小径円筒部
40c 底部
60 振動対象物
70、80 ボタンスイッチ
71、81 ボタン部
71a、81a 下面
72、82 ベース部
90 螺子
Fn 共振周波数
k ばね定数
1, 1A, 50,
16
22
30
Claims (7)
永久磁石およびヨークを有し、前記永久磁石による磁束が前記コイルと鎖交するように前記固定部に組み合された可動部と、
前記ボビンおよび前記可動部にそれぞれ形成された前記可動部の可動方向を軸方向とする同軸の穴部に配置され、前記固定部および前記可動部を連結する、非線形特性を有するコイルばねと、
を備え、
前記コイルに印加する交番電流の周波数として所定の周波数が予め設定されており、
前記コイルばねのばね定数は、前記可動部の質量および前記所定の周波数に基づいて、前記コイルに前記所定の周波数の交番電流が印加されることで前記可動部が共振する値に設定され、
前記交番電流には、前記可動部をポップアップさせるための直流電流が重畳されている振動発生装置。 a fixed part having a bobbin and a coil wound around the bobbin;
a movable part that has a permanent magnet and a yoke, and is combined with the fixed part so that the magnetic flux from the permanent magnet interlinks with the coil;
a coil spring having nonlinear characteristics that is disposed in a coaxial hole formed in the bobbin and the movable part, each having an axial direction in which the moving direction of the movable part connects the fixed part and the movable part;
Equipped with
A predetermined frequency is set in advance as the frequency of the alternating current applied to the coil,
The spring constant of the coil spring is set to a value that causes the movable part to resonate when an alternating current of the predetermined frequency is applied to the coil, based on the mass of the movable part and the predetermined frequency ,
A vibration generator , wherein the alternating current is superimposed with a direct current for causing the movable part to pop up .
永久磁石およびヨークを有し、前記永久磁石による磁束が前記コイルと鎖交するように前記固定部に組み合された可動部と、
前記ボビンおよび前記可動部にそれぞれ形成された前記可動部の可動方向を軸方向とする同軸の穴部に配置され、前記固定部および前記可動部を連結する、非線形特性を有するコイルばねと、
を備え、
前記コイルに印加する交番電流の周波数として所定の周波数が予め設定されており、
前記コイルばねのばね定数は、前記可動部の質量および前記所定の周波数に基づいて、前記コイルに前記所定の周波数の交番電流が印加されることで前記可動部が共振する値に設定され、
前記コイルばねは一端部に他の部分よりも径が大きい大径部を有し、
前記ボビンに形成された前記穴部は貫通穴であり、前記穴部における、前記可動部とは反対側の穴の入口の周囲に座繰り加工部が設けられ、
前記コイルばねは、前記穴部に挿通されており、前記大径部が前記座繰り加工部に係止され、前記大径部とは反対側の他端部が前記可動部と接続されている振動発生装置。 a fixed part having a bobbin and a coil wound around the bobbin;
a movable part that has a permanent magnet and a yoke, and is combined with the fixed part so that the magnetic flux from the permanent magnet interlinks with the coil;
a coil spring having nonlinear characteristics that is disposed in a coaxial hole formed in the bobbin and the movable part, each having an axial direction in which the moving direction of the movable part connects the fixed part and the movable part;
Equipped with
A predetermined frequency is set in advance as the frequency of the alternating current applied to the coil,
The spring constant of the coil spring is set to a value that causes the movable part to resonate when an alternating current of the predetermined frequency is applied to the coil, based on the mass of the movable part and the predetermined frequency,
The coil spring has a large diameter portion at one end that is larger in diameter than the other portion,
The hole formed in the bobbin is a through hole, and a counterbore is provided around the entrance of the hole on the opposite side of the movable part in the hole,
The coil spring is inserted into the hole, the large diameter part is locked in the counterbore part, and the other end on the opposite side from the large diameter part is connected to the movable part. Vibration generator.
前記永久磁石は、前記可動方向と平行に着磁され、前記ケースヨークの内側の底部中央に配置され、前記ケースヨークと前記バックヨークとで挟持され、
前記穴部は、前記永久磁石および前記バックヨークに形成され、
前記コイルは、前記永久磁石および前記バックヨークと前記ケースヨークとの間に配置されている請求項1から4の何れか1項に記載の振動発生装置。 The yoke includes a back yoke having the same diameter as the permanent magnet, and a bottomed cylindrical case yoke having a larger diameter than the back yoke,
The permanent magnet is magnetized parallel to the movable direction, is located at the center of the inner bottom of the case yoke, and is sandwiched between the case yoke and the back yoke,
The hole portion is formed in the permanent magnet and the back yoke,
The vibration generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the coil is disposed between the permanent magnet, the back yoke, and the case yoke.
前記永久磁石は円筒状をなし、着磁方向を前記可動方向と直交する方向に着磁されると共に前記大径円筒部の内側に配置され、
前記コイルは、前記永久磁石と前記小径円筒部との間に配置されている請求項1から4の何れか1項に記載の振動発生装置。 The yoke has a large diameter cylindrical part, a small diameter cylindrical part located at the center inside the large diameter cylindrical part and having the hole, and a bottom part connecting the large diameter cylindrical part and the small diameter cylindrical part,
The permanent magnet has a cylindrical shape, is magnetized in a direction perpendicular to the movable direction, and is arranged inside the large diameter cylindrical part,
The vibration generator according to any one of claims 1 to 4, wherein the coil is disposed between the permanent magnet and the small diameter cylindrical portion.
前記ボタン部を押し込み操作可能に支持し、押し込まれた前記ボタン部を復帰させるベース部と、
請求項1から6の何れか1項に記載の振動発生装置と、を備え、
前記固定部が前記ベース部に固定され、
前記可動部が前記ボタン部の下面側に配置され、振動時に前記ボタン部を前記基準位置から前記押し込み方向とは反対の方向に移動させる押しボタンスイッチ。 A button part that is in the reference position when not operated and moves in the pushing direction when the operator pushes the button;
a base portion that supports the button portion so that the button portion can be pressed and returns the pressed button portion;
The vibration generator according to any one of claims 1 to 6,
the fixing part is fixed to the base part,
A push button switch, wherein the movable part is disposed on the lower surface side of the button part, and moves the button part from the reference position in a direction opposite to the pushing direction when vibrating.
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