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公開番号2021058863
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210415
出願番号2019185840
出願日20191009
発明の名称制御装置
出願人ミネベアミツミ株式会社
代理人特許業務法人鷲田国際特許事務所
主分類B06B 1/04 20060101AFI20210319BHJP(機械的振動の発生または伝達一般)
要約【課題】減衰材を用いることなく簡易な構成で、様々は触感操作感を好適に付与できる。
【解決手段】弾性支持部により弾性振動可能に支持された操作機器をその振動方向の一方向に駆動して振動させる電磁アクチュエーターを制御する制御装置であって、操作機器の接触操作に応じて、操作機器を駆動する駆動電流として、駆動電流パルスを電磁アクチュエーターのコイルに供給する電流パルス供給部を有し、電流パルス供給部は、弾性振動を始動可能な駆動電流パルスを主駆動電流パルスとして供給した後、弾性振動の減衰期間を調整可能な駆動電流パルスを副駆動電流パルスとして供給する。
【選択図】図11
特許請求の範囲【請求項1】
弾性支持部により弾性振動可能に支持された操作機器をその振動方向の一方向に駆動して振動させる電磁アクチュエーターを制御する制御装置であって、
前記操作機器の接触操作に応じて、前記操作機器を駆動する駆動電流として、駆動電流パルスを前記電磁アクチュエーターのコイルに供給する電流パルス供給部を有し、
前記電流パルス供給部は、前記弾性振動を始動可能な前記駆動電流パルスを主駆動電流パルスとして供給した後、前記弾性振動の減衰期間を調整可能な前記駆動電流パルスを副駆動電流パルスとして供給する、
制御装置。
続きを表示(約 850 文字)【請求項2】
前記電流パルス供給部は、前記主駆動電流パルスをオフにした後の前記弾性振動の際に、前記副駆動電流パルスを供給する、
請求項1に記載の制御装置。
【請求項3】
前記電流パルス供給部は、前記主駆動電流パルスをオフにしてからn(nは自然数)周期目の前記弾性振動の際に、前記副駆動電流パルスを供給し、
前記副駆動電流パルスの供給タイミングは、前記弾性振動において、可動部の質量をm、前記弾性支持部のばね定数をKs、振動周期をT=2π√(m/Ks)とすると、
前記主駆動電流パルスをオフにしてからT(n−1)〜T(n−1)+1/2Tの範囲である、
請求項1に記載の制御装置。
【請求項4】
前記電流パルス供給部は、前記主駆動電流パルスをオフにしてからn(nは自然数)周期目の前記弾性振動の際に、前記副駆動電流パルスを供給し、
前記副駆動電流パルスの供給タイミングは、前記弾性振動において、可動部の質量をm、前記弾性支持部のばね定数をKs、振動周期をT=2π√(m/Ks)とすると、
前記主駆動電流パルスをオフにしてからT(n−1)+1/2T〜T(n−1)+Tの範囲である、
請求項1に記載の制御装置。
【請求項5】
前記副駆動電流パルスのパルス幅は、1/2T以下である、
請求項3または4に記載の制御装置。
【請求項6】
前記副駆動電流パルスの供給タイミングは、
前記主駆動電流パルスをオフにした後で所定の遅延時間が経過してからT(n−1)〜T(nー1)+1/2Tの範囲である、
請求項3に記載の制御装置。
【請求項7】
前記副駆動電流パルスの供給タイミングは、
前記主駆動電流パルスをオフにした後で所定の遅延時間が経過してからT(n−1)+1/2T〜T(nー1)+Tの範囲である、
請求項4に記載の制御装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電磁アクチュエーターを駆動する制御装置に関する。
続きを表示(約 6,300 文字)【背景技術】
【0002】
従来、感知パネルであるタッチパネルの操作の際に、タッチパネルに表示された表示画面に接触した操作者の指腹等に対し、接触操作感(接触して操作する感覚)として、振動アクチュエーターにより振動を付与する構成が知られている(特許文献1及び特許文献2参照)。
【0003】
特許文献1には、タッチパネルの裏面に、振動伝達部を介して振動アクチュエーターが取り付けられた携帯端末装置が開示されている。この振動アクチュエーターは、振動伝達部に固定されるハウジング内に、可動子が、タッチパネルに対して垂直に配置されたガイドシャフトに沿って往復移動可能に配置されている。この振動アクチュエーターでは、タッチパネルへの操作に対応して可動子をハウジングに衝突させることで、振動伝達部を介してタッチパネルに接触する指腹に振動を付与する。
【0004】
また、特許文献2では、タッチパネルへの操作に対応して振動を付与する振動呈示装置が開示されている。この振動呈示装置では、振動を呈示する振動部である振動パネルと、振動パネルを支持する筐体との間に、振動を発生させるボイスコイルモータと、振動パネルと配置されて所定の力で圧縮される支持部と、振動部の振動に制動作用を付与するダンパと、支持部及びダンパに圧縮力を付与するばねと、が並行して介設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2015−070729号公報
特開2016−163854号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、振動呈示装置においては、操作機器の用途や使用状況に応じて、様々な接触操作感となる振動を表現することが望まれている。
【0007】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、様々な接触操作感の振動を表現可能な制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の制御装置は、
弾性支持部により弾性振動可能に支持された操作機器をその振動方向の一方向に駆動して振動させる電磁アクチュエーターを制御する制御装置であって、
前記操作機器の接触操作に応じて、前記操作機器を駆動する駆動電流として、駆動電流パルスを前記電磁アクチュエーターのコイルに供給する電流パルス供給部を有し、
前記電流パルス供給部は、前記弾性振動を始動可能な前記駆動電流パルスを主駆動電流パルスとして供給した後、前記弾性振動の減衰期間を調整可能な前記駆動電流パルスを副駆動電流パルスとして供給する構成を採る。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、様々な接触操作感の振動を表現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本発明の実施の形態に係る制御装置を有する振動呈示装置を示す側面図である。
本発明の実施の形態に係る制御装置が駆動制御する一例としての電磁アクチュエーターの平面側外観斜視図である。
同電磁アクチュエーターの底面側外観斜視図である。
同電磁アクチュエーターの平面図である。
図4のA―A線矢視断面図である。
同電磁アクチュエーターの分解斜視図である。
同電磁アクチュエーターにセンサを設けた状態を示す断面図である。
同電磁アクチュエーターの磁気回路構成を示す図である。
同電磁アクチュエーターの動作の説明に供する図である。
本発明の実施の形態に係る制御装置の説明に供する図である。
電磁アクチュエーターに主電流パルスを供給した際の可動体の変位の説明に供する図である。
本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。
本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。
本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。
本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。
本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。
本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される電磁アクチュエーター駆動信号の一例を示す図である。
副駆動パルスの供給タイミングの説明に供する図である。
本発明の実施の形態に係る制御装置により電磁アクチュエーターを駆動する動作の一例を示すフローチャートである。
本発明の実施の形態に係る制御装置により電磁アクチュエーターを駆動する動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【0012】
本実施の形態では、直交座標系(X,Y,Z)を使用して説明する。後述する図においても共通の直交座標系(X,Y,Z)で示している。以下において、制御装置1を有する振動呈示装置200の幅、奥行き、高さは、それぞれ、X方向、Y方向、Z方向の長さであり、電磁アクチュエーター10の幅、奥行き、高さもそれぞれ対応して、X方向、Y方向、Z方向の長さとする。また、Z方向プラス側は、操作者に振動フィードバックを付与する方向であり、「上側」とし、Z方向マイナス側は、操作者が操作する際に押圧する方向であり、「下側」として説明する。
【0013】
(制御装置1を用いた振動呈示装置200の基本構成)
図1に示す振動呈示装置200は、制御装置1、制御装置1により駆動制御する電磁アクチュエーター10、及び、操作者が接触操作する操作機器(タッチパネル2)を有する。振動呈示装置200では、操作者の操作機器への接触操作に対応して、操作機器に振動を付与する。つまり、操作機器を介して、操作機器を接触して操作する操作者に接触操作感(「触感」ともいう)を付与する。本実施の形態では、操作機器は、画面を表示し、画面に接触することにより操作されるタッチパネル2である。タッチパネル2は、静電式、抵抗膜式、光学式などのタッチパネルである。タッチパネル2は、操作者の接触位置を検知する。タッチパネル2は、制御装置1により制御される。制御装置1は、図示しないタッチパネル制御部を介してユーザのタッチ位置の情報を得ることができる。また、タッチパネル2の画面は、液晶方式、有機EL方式、電子ペーパー方式、プラズマ方式などの表示部により構成され、制御装置1により制御されてもよい。制御装置1は、図示しない表示情報制御部を制御して画面に、提示振動の種類に対応した画像を操作者に提示する。
【0014】
振動呈示装置200は、例えば、電子機器として、カーナビゲーションシステムのタッチパネル装置として用いられる。振動呈示装置200は、タッチパネル2の画面2aに接触して操作する操作者に振動を呈示する装置として機能する。このとき、振動呈示装置200としては、振動対象に接触する操作者に対して振動を提示することにより操作者に触感を付与する電子機器であれば、どのようなものでもよい。例えば、振動呈示装置200は、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、テレビ等の画像表示装置、タッチパネル付きゲーム機或いはタッチパネル付きゲームコントローラ等であってもよい。
【0015】
本実施の形態では、振動呈示装置200では、タッチパネル2の画面2aに操作者の指腹等が接触されて操作される際に、これに対応して制御装置1が、電磁アクチュエーター10を駆動して振動させる。この振動により、操作者には触感が付与される。本実施の形態の制御装置1は、操作者が操作する表示画像に対応して様々な種類の触感を付与する。制御装置1は、例えば、タクタイルスイッチ、オルタネイト型スイッチ、モーメンタリスイッチ、トグルスイッチ、スライドスイッチ、ロータリースイッチ、DIPスイッチ、ロッカースイッチ等の機械式スイッチとしての触感を付与する。また、プッシュ式のスイッチにおいては、押し込み度合いが異なるスイッチの触感も付与できる。
【0016】
なお、振動呈示装置200では、操作機器としてのタッチパネル2に変えて、表示機能がなく、単に操作者が触れて操作可能な操作機器としてもよい。
【0017】
図1に示す振動呈示装置200では、電磁アクチュエーター10は、タッチパネル2と、タッチパネル2の裏面側に配置される装置裏面部としての基台3と、の間に配置される。制御装置1は、電磁アクチュエーター10自体に設けられてもよく基台3に設けられてもよい。
【0018】
タッチパネル2は、裏面側で、電磁アクチュエーター10の可動体40(図2参照)の面部固定部44に固定されている。また、基台3は、タッチパネル2と対向して配置されており、電磁アクチュエーター10の固定体30は、基台3に支柱部3aを介して固定されている。このように、電磁アクチュエーター10は、タッチパネル2と基台3の中央部のそれぞれの間で、互いを接続するように配置されている。
【0019】
タッチパネル2自体は、電磁アクチュエーター10の可動体40と一体に駆動する。操作者がタッチパネル2の画面を押圧して操作を行う際に、操作者の指等が画面に接触する方向、例えば、タッチパネル2の画面に対して垂直に押圧する方向は、電磁アクチュエーター10における可動体40の振動方向であるZ方向と同じ方向である。
【0020】
このように、制御装置1、タッチパネル2、電磁アクチュエーター10を実装した振動呈示装置200によれば、タッチパネル2を直接動作させる、つまり可動体40とともにタッチパネル2を指の接触方向と同方向で駆動させるため、タッチパネル2を直接振動できる。
【0021】
よって、タッチパネル2に表示される機械式スイッチ等の画像に接触して操作する際に、可動体40を可動して、画像に応じた操作感、例えば実際の機械式スイッチを操作する際の操作感と同様の接触操作感となる振動を付与できる。これにより、使い心地の良い操作を表現することができる。
【0022】
<電磁アクチュエーター10の全体構成>
図2は、本発明の実施の形態に係る制御装置が駆動制御する一例としての電磁アクチュエーター10の平面側外観斜視図であり、図3は、同電磁アクチュエーター10の底面側外観斜視図であり、図4は、同電磁アクチュエーターの平面図である。また、図5は、図4のA―A線矢視断面図であり、図6は、本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーター10の分解斜視図である。また、図7は、同電磁アクチュエーターにセンサを設けた状態を示す断面図である。
【0023】
図2〜図7に示す電磁アクチュエーター10は、本実施の形態では、制御装置1を適用した電子機器に実装されて、操作機器の一例であるタッチパネル2(図1参照)の振動発生源として機能する。
【0024】
電磁アクチュエーター10は、可動体40を一方向に駆動させ、付勢力を発生する部材(板状弾性部50)の付勢力により可動体40を一方向とは反対の方向に移動させることで、可動体40を直線往復移動(振動)させる振動アクチュエータとして機能する。
【0025】
タッチパネル2の画面2a上における操作者による接触操作に対応して、振動を操作者に伝達して体感させることで、タッチパネル2を触れた操作者に直感的な操作を可能とする。なお、タッチパネル2は、タッチパネル2上における操作者による接触操作を受け付けて、その接触位置を出力する接触位置出力部を有する。接触位置出力部により出力される接触位置情報、及び駆動タイミングに基づいて制御装置1は、接触操作に対応する振動が発生するように、電磁アクチュエーター10に、アクチュエーター駆動信号を出力して駆動電流を供給する。制御装置1から供給される駆動電流を受けた電磁アクチュエーター10は、タッチパネル2から出力された接触位置に対応した振動を発生し、タッチパネル2に伝達して、タッチパネル2を直接振動させる。このように、タッチパネル2で受けた操作者の操作を受け付けて、それに対応して電磁アクチュエーター10は駆動する。
【0026】
電磁アクチュエーター10は、制御装置1を介してアクチュエーター駆動信号が入力されることにより、可動体40を付勢力に抗して一方向(例えばZ方向マイナス側)に移動させる。また、この電磁アクチュエーター10へのアクチュエーター駆動信号の入力が停止されることにより、付勢力を開放し、可動体40を、付勢力により他方向側(Z方向プラス側)に移動させる。電磁アクチュエーター10は、アクチュエーター駆動信号の入力と停止により可動体40及び操作機器を振動させる。電磁アクチュエーター10は、マグネットを用いずに可動体40を駆動して、操作機器を振動させている。
【0027】
なお、アクチュエーター駆動信号は、本実施の形態では、可動体40及び操作機器を駆動する駆動電流としてコイル22に供給される複数の駆動電流パルス(「電流パルス」とも称する)列に相当する。電磁アクチュエーター10では、電流パルスがコイル22に供給されると、可動体40は一方向に移動する。
【0028】
電磁アクチュエーター10は、コア24にコイル22が巻回されてなるコア組立体20と、ベース部32とを有する固定体30と、磁性体のヨーク41を有する可動体40と、固定体30に対して可動体40を振動方向に可動可能に弾性支持する板状弾性部(弾性支持部)50(50−1、50−2)と、を有する。
【0029】
電磁アクチュエーター10は、板状弾性部50で移動可能に支持される可動体40を、固定体30に対して、一方向に移動するように駆動する。また、可動体40の一方向と逆方向へ移動は、板状弾性部50の付勢力により行われる。
【0030】
具体的には、電磁アクチュエーター10は、コア組立体20により、可動体40のヨーク41を振動させる。具体的には、通電されるコイル22および通電されるコイル22により励磁されるコア24の吸着力と、板状弾性部50(50−1、50−2)による付勢力とにより、可動体40を振動させる。
(【0031】以降は省略されています)

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