(57)【要約】      （修正有）【課題】剪断方向に動作するアクチュエータを提供する。【解決手段】アクチュエータ１５は、第１固定子と、第１固定子に対向する第１移動子とを備え、第１移動子が第１固定子から離れる向きに動作する内部アクチュエータ１０と、第１固定子と前記第１移動子とが対向する方向に沿って、第１移動子側に第１移動子から離れて配置された固定壁７３を有し、第１固定子に固定された第２固定子７０と、第１移動子と固定壁７３との間に挿入された押圧壁８１を有する第２移動子８０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１固定子と、前記第１固定子に対向する第１移動子とを備え、前記第１移動子が前記第１固定子から離れる向きに動作する内部アクチュエータと、
前記第１固定子と前記第１移動子とが対向する方向に沿って、前記第１移動子側に前記第１移動子から離れて配置された固定壁を有し、前記第１固定子に固定された第２固定子と、
前記第１移動子と前記固定壁との間に挿入された押圧壁を有する第２移動子と
を備えるアクチュエータ。
【請求項２】
前記押圧壁を前記第１移動子側に付勢する付勢部を有する
請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記第２固定子は、前記内部アクチュエータを収容する箱型であり、
前記固定壁は、前記第２固定子の側壁であり、
前記第２移動子は、前記第２固定子の開口部を覆う蓋部を有する
請求項１または請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記第２固定子は、前記固定壁に隣接する側壁の端面に、該端面の長手方向に沿う畝状突起を有し、
前記蓋部は、前記畝状突起に当接する
請求項３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記内部アクチュエータは、形状記憶合金製のワイヤを備え、
前記第１固定子は、複数の固定子凸部を備え、
前記第１移動子は、前記固定子凸部の間に配置される移動子凸部を備え、
前記ワイヤは、前記固定子凸部の配列方向に沿って、前記第１固定子と前記第１移動子との間に配置される
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
山部と谷部とを一定間隔で交互に有する固定子と移動子とを、一方の山部と他方の谷部とが対向するように配置し、山部と谷部との配列方向に沿って両者の間に形状記憶合金製のワイヤを配置したアクチュエータが開示されている（特許文献１）。
【０００３】
ワイヤにパルス電圧を印加して、ジュール熱により収縮させることにより、固定子と移動子との間隔が広がる。ワイヤで発生したジュール熱は、ワイヤが接触する山部を通じて速やかに拡散し、ワイヤの長さは元に戻る。これにより、固定子と移動子との間隔は速やかに元の位置に戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０２３６０５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のアクチュエータにおいては、対向配置された移動子と固定子との間の距離が変化する向きの動作は可能であるが、それに交差する、いわゆる剪断方向に動作することはできない。
【０００６】
一つの側面では、剪断方向に動作するアクチュエータ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】
【０００７】
アクチュエータは、第１固定子と、前記第１固定子に対向する第１移動子とを備え、前記第１移動子が前記第１固定子から離れる向きに動作する内部アクチュエータと、前記第１固定子と前記第１移動子とが対向する方向に沿って、前記第１移動子側に前記第１移動子から離れて配置された固定壁を有し、前記第１固定子に固定された第２固定子と、前記第１移動子と前記固定壁との間に挿入された押圧壁を有する第２移動子とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
一つの側面では、剪断方向に動作するアクチュエータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】アクチュエータの斜視図である。
【図２】アクチュエータの分解斜視図である。
【図３】内部アクチュエータの斜視図である。
【図４】内部アクチュエータの分解斜視図である。
【図５】第１固定子の斜視図である。
【図６】第１移動子の斜視図である。
【図７】留具の斜視図である。
【図８】内部アクチュエータの断面図である。
【図９】アクチュエータの組立工程を説明する説明図である。
【図１０】アクチュエータの組立工程を説明する説明図である。
【図１１】アクチュエータの組立工程を説明する説明図である。
【図１２】アクチュエータの組立工程を説明する説明図である。
【図１３】アクチュエータの組立工程を説明する説明図である。
【図１４】アクチュエータの組立工程を説明する説明図である。
【図１５】アクチュエータの断面図である。
【図１６】内部アクチュエータの動作状態を説明する説明図である。
【図１７】アクチュエータの使用状態を説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態］
図１は、アクチュエータの斜視図である。アクチュエータ１５は、略長方形箱型の第２固定子７０と、第２固定子７０の開口部を覆う第２移動子８０とを有し、全体が略直方体形状である。
【００１１】
アクチュエータ１５には、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）１２が接続されている。ＦＰＣ１２を介してアクチュエータ１５にパルス電圧を印加することにより、図１に太い矢印で示すように第２移動子８０が瞬間的に面内方向に移動し、すぐに元の状態に戻る。アクチュエータ１５は、たとえばスマートフォンまたはタブレット等の機器の内部に後述するように組み込まれ、移動子の瞬間的な動作により、機器に触れているユーザにクリック感等の触感を感じさせる。
【００１２】
図２は、アクチュエータ１５の分解斜視図である。アクチュエータ１５は、前述の第２移動子８０および第２固定子７０に加えて、板バネ９０と内部アクチュエータ１０とを有する。内部アクチュエータ１０の構成については、後述する。
【００１３】
第２固定子７０は、一面が開口した箱型の収容箱７１および２個の縁枠部７９を有する。収容箱７１は、略長方形型の底面を有する。図２における手前側の側壁である固定壁７３は、底面の長辺から立ち上がり、先端部の中央に略長方形の切込部７３２を有する。固定壁７３は、切込部７３２の図２における左側の縁から右向きに突出する抜止受部７３１を有する。
【００１４】
収容箱７１は、底面の短辺から外向きに延びる２個の取付部７２を有する。取付部７２は、取付孔７２１を有する。アクチュエータ１５は、取付孔７２１に挿入されたネジ等により、他の機器等に固定される。収容箱７１は、たとえばアルミニウム等の金属を金型に圧入する、ダイキャスト製法により作成されている。収容箱７１は、樹脂を射出成形して作成されても良い。
【００１５】
縁枠部７９は、略長方形のガイド板部７９１と、ガイド板部７９１の一方の長辺から突出する側面板部７９２と、ガイド板部７９１の他方の長辺の中央部から側面板部７９２と同じ向きに突出する留板部７９３とを有する。ガイド板部７９１の長辺は、収容箱７１の底面の短辺と略同一の長さである。側面板部７９２は、ガイド板部７９１と同じ側に突出する抜け止めを、先端に有する。側面板部７９２と留板部７９３との間の間隔は、収容箱７１の側壁の厚さと略同一である。
【００１６】
ガイド板部７９１は、側面板部７９２および留板部７９３が突出する側とは反対側の面に、長辺に平行に延びる略半円柱型の畝状突起７９４を有する。なお、畝状突起７９４は、略三角柱柱状等、任意の先細り型の畝状であっても良い。縁枠部７９は、たとえばポリテトラフルオロエチレン等の、摺動性の良い樹脂製である。
【００１７】
図１に示すように、縁枠部７９は、収容箱７１の短辺側の縁に側面板部７９２を外側に、留板部７９３を内側にして嵌めこまれ、第２固定子７０を構成する。第２固定子７０の短辺側の縁に沿って、畝状突起７９４が突出する。
【００１８】
図２に戻って説明を続ける。第２移動子８０は、収容箱７１の底面と略同一寸法の長方形板状の蓋部８３と、蓋部８３の長辺に沿う周縁部から略垂直に突出する２枚の板状の押圧壁８１を有する。二枚の押圧壁８１同士は、根元で接続されて、Ｕ字板状をなしている。図２における左側の押圧壁８１の根元近傍から、角柱型の抜止突起８２が突出している。
【００１９】
板バネ９０は、固定壁７３より一回り小さい長方形板状であり、長手方向に沿って同じ向きに並ぶ２個のＵ字型の孔を有する。それぞれの孔の内側の部分は、図２における奥向きに折り曲げられて、板バネ状の付勢部９１を形成している。板バネ９０は、短辺の縁に設けられた略Ｌ字型の切欠により形成され、付勢部９１と同じ向きに曲げられた長方形の板バネ係止部９２を有する。
【００２０】
板バネ９０は、所定の形状に切断したステンレスバネ鋼板、または、ベリリウム銅板等の板バネ用の金属板を折り曲げて製作されている。板バネ９０は、樹脂により製作されても良い。
【００２１】
図３は、内部アクチュエータ１０の斜視図である。図３においては、図２に示す内部アクチュエータ１０を図２の左右方向を軸にして９０度回転した状態を示す。内部アクチュエータ１０は、略直方体形状を有する。
【００２２】
図４は、内部アクチュエータ１０の分解斜視図である。内部アクチュエータ１０は、第１固定子２０、第１移動子４０および留具５０を有する。留具５０は、第１移動子４０を第１固定子２０に押し付ける４個の付勢バネ５１を有する。第１固定子２０、第１移動子４０および留具５０の構成の詳細については、後述する。
【００２３】
図５は、第１固定子２０の斜視図である。図４および図５を使用して、第１固定子２０の構成を説明する。第１固定子２０は、固定子枠２１、固定端子２２、および５個の固定子ローラ２３を有する。
【００２４】
固定子ローラ２３は、円柱形である。固定子ローラ２３は、両端面から同軸的に突出する円柱形の固定子軸部２３１を有する。すなわち、固定子ローラ２３は、中央部に比べて細い固定子軸部２３１を両端に有する、段付き円柱形状である。
【００２５】
固定子ローラ２３は、熱伝導率の高い材料製である。固定子ローラ２３の材質は、たとえば、アルミニウムもしくは銅等の金属、または、窒化アルミニウムもしくは窒化ケイ素等のセラミックスである。固定子ローラ２３は、樹脂製であってもよい。
【００２６】
固定子枠２１は、略長方形の枠であり、長辺側の面の内面に五組のローラ支持部２５を有する。ローラ支持部２５は、固定子枠２１の一方の開口と同じ向きに開口する略Ｕ字型の溝であり、一組ずつ互いに対向している。ローラ支持部２５の開口部の幅は、固定子軸部２３１の直径より若干広い。対向する一組のローラ支持部２５により、１個の固定子ローラ２３が回動可能に支持される。
【００２７】
固定子枠２１の四隅から、固定子枠２１の開口と同じ向きに略直方体の留具支持部２６が突出している。４個の留具支持部２６の突出高さは同一である。固定子枠２１の長辺側の両方の壁の中央部の外面に、略直方体の留具固定突起２４が設けられている。さらに、固定子枠２１の長辺側の一方の壁の両端に、留具固定突起２４と同じ向きに突出する円柱状のボス２１３が設けられている。固定子枠２１は、たとえば樹脂またはセラミックス等の、絶縁性を有する材料製である。
【００２８】
固定端子２２は、固定子枠２１の長手方向の両端に設けられている。固定端子２２は、二つの留具支持部２６の間に配置されて、固定子枠２１の端部から外向きに延びる長方形の端子板部２２３を有する。端子板部２２３の縁から、固定子枠２１の長辺側の面に沿って端子脚部２２２が延びている。端子板部２２３の中央部に浅い窪み状の端子凹部２２１が設けられている。
【００２９】
固定端子２２は、黄銅またはリン青銅等の導電率の高い金属板を屈曲させて形成されている。固定端子２２の表面は、錫メッキ層または金メッキ層等の、半田付けが容易な層により被覆されている。２つの固定端子２２は、互いに絶縁されている。２個の固定端子２２は、インサート成形により、固定子枠２１と一体化されている。
【００３０】
左右の端子板部２２３の表面は、５個の固定子ローラ２３の共通接線と近接していることが望ましい。理由については、後述する。
【００３１】
図６は、第１移動子４０の斜視図である。図６においては、図４の第１移動子４０の上下を反転させて示す。図４および図６を使用して、第１移動子４０の構成を説明する。第１移動子４０は、移動子枠４１、および、４個の移動子ローラ４２を有する。
【００３２】
移動子ローラ４２は、円柱形である。移動子ローラ４２は、両端面から同軸的に突出する円柱形の移動子軸部４２１を有する。移動子ローラ４２は、熱伝導率の高い材料製である。
【００３３】
移動子枠４１は、天板部４７と、４個の矩形箱状のローラ保持部４４とを有する。天板部４７は、短手方向が固定子枠２１と略同一寸法で、長手方向が固定子枠２１よりも短い、略長方形板状である。ローラ保持部４４は、天板部４７の一面に、天板部４７の長手方向に添って一列に並んでいる。ローラ保持部４４の、配列方向に対して交差する壁の中央には、第１ワイヤ通過溝４６が設けられている。
【００３４】
ローラ保持部４４の配列方向に沿う壁には、ローラ保持溝４５が設けられている。ローラ保持溝４５は略Ｕ字型であり、開口部を狭くして抜け止めを形成してある。ローラ保持溝４５の幅は、移動子軸部４２１の直径より若干広い。移動子枠４１は、たとえば樹脂またはセラミックス等の、絶縁性を有する材料製である。
【００３５】
対向する一組のローラ保持溝４５により、１個の移動子ローラ４２がローラ保持部４４の内側に回動可能に保持される。ローラ保持溝４５の入口部分に設けられた抜け止めの作用により、天板部４７を上側にして第１移動子４０を保持した場合であっても、移動子ローラ４２は落下しない。
【００３６】
図３および図４に示すように、天板部４７のローラ保持部４４と反対側の面に、略直方体形状の押圧部４３が２個、長手方向に並んで設けられている。２個の押圧部４３の天板部４７からの突出高さは同一である。
【００３７】
図７は、留具５０の斜視図である。図７を使用して、留具５０の構成の詳細を説明する。留具５０は、対向する２枚の側板部５２を有する。側板部５２は、左右方向に長い略長方形である。２枚の側板部５２は、中央部に掛け渡された連結部５４、および、両端に掛け渡された支持板部５５により連結している。
【００３８】
連結部５４は側板部５２と同じ向きに長手方向を有する略長方形である。連結部５４の短辺の縁から２本ずつ先細り形状の付勢バネ５１が延びている。付勢バネ５１は、側板部５２と同じ向きにゆるやかに曲がり、先端近傍で反対向きに曲がっている。以上により、連結部５４の両脇に合計４本の付勢バネ５１が構成されている。付勢バネ５１の機能については後述する。
【００３９】
支持板部５５は略長方形である。２枚の支持板部５５と、連結部５４とは、同一平面上である。側板部５２の中央部に、側板部５２の長手方向と平行な長孔状の取付孔５３が設けられている。取付孔５３の中央部は、太くなっている。取付孔５３の機能については後述する。
【００４０】
２枚の側板部５２の間隔は、第１固定子２０の固定子ローラ２３の軸方向の外寸と略同一である。側板部５２の長手方向に沿った、２枚の支持板部５５の両端の間の長さは、第１固定子２０の長手方向の寸法と略同一である。
【００４１】
留具５０は、所定の形状に切断したステンレスバネ鋼板、または、ベリリウム銅板等の板バネ用の金属板を折り曲げて製作されている。留具５０は、樹脂により製作されても良い。
【００４２】
図８は、内部アクチュエータ１０の断面図である。図３から図８を使用して、内部アクチュエータ１０の組立方法の概略を説明する。
【００４３】
図５を使用して説明した通り、固定子枠２１のローラ支持部２５に固定子ローラ２３の固定子軸部２３１を挿入して、第１固定子２０を組み立てる。図６を使用して説明したように、移動子枠４１のローラ保持溝４５に移動子ローラ４２の移動子軸部４２１を挿入して、第１移動子４０を組み立てる。
【００４４】
固定子ローラ２３の配列方向に沿って、ワイヤ３１を配置する。ワイヤ３１の直径は０．１ミリメートル弱である。ワイヤ３１は、第１ワイヤ通過溝４６に挿通可能である。ワイヤ３１は、形状記憶合金製である。ワイヤ３１は、温度が変態点を超えた場合に、瞬時に約４パーセントから５パーセント程度短くなり、冷えると元の長さに戻る。本実施の形態で使用するワイヤ３１の変態点は、７０℃から１００℃程度である。
【００４５】
固定子ローラ２３同士の隙間に、移動子ローラ４２が対向するように、第１固定子２０と第１移動子４０とを位置合わせする。この際、第１ワイヤ通過溝４６の位置とワイヤ３１の位置とが対応するように、ワイヤ３１の位置を調整する。
【００４６】
第１固定子２０と第１移動子４０とを近づけ、移動子ローラ４２および移動子枠４１を固定子枠２１の中に挿入する。図５に示すように、固定子枠２１の前壁および後壁の内面はローラ支持部２５同士の間で凹んでおり、ローラ保持部４４を入れることができる。
【００４７】
ワイヤ３１は、固定子ローラ２３および移動子ローラ４２が回動することにより、固定子枠２１の内部に引き込まれ、図８に示すように固定子ローラ２３の第１移動子４０側と移動子ローラ４２の第１固定子２０側とを通る波型になる。固定子ローラ２３と移動子ローラ４２との間においては、ワイヤ３１は第１ワイヤ通過溝４６を通過する。
【００４８】
固定子ローラ２３の、第１移動子４０側の側面は第１固定子２０側でワイヤ３１を支持する固定子凸部の機能を果たす。移動子ローラ４２の、第１固定子２０側の側面は、第１移動子４０側でワイヤ３１を支持する移動子凸部の機能を果たす。
【００４９】
固定子ローラ２３および移動子ローラ４２の作用により、ワイヤ３１の一部分に過度な引張り応力が発生して、ワイヤ３１が組立途中で破断する等のトラブルの発生を防止できる。これにより、第１固定子２０と第１移動子４０との組み付けを高速に、かつ、高歩留まりで行なうことができる。
【００５０】
図４に戻り、ワイヤ３１の端部の固定について説明する。図２に示すように、内部アクチュエータ１０は略Ｔ字板型の第２端子板３２を２枚有する。第２端子板３２は、破線で示すようにＴ字の縦棒に相当する部分の一面に、ワイヤ保持溝３３を有する。ワイヤ保持溝３３は、ワイヤ３１の外形と略同一の幅および深さを有するＵ字型の溝である。第２端子板３２は黄銅またはリン青銅等の導電率の高い金属製である。
【００５１】
第２端子板３２は、ワイヤ保持溝３３にワイヤ３１が入るようにして、端子板部２２３と積層される。端子板部２２３をダイにより支え、端子凹部２２１に対応する位置に第２端子板３２の側からポンチを押し込むことにより、端子板部２２３とワイヤ３１と第２端子板３２とをカシメ固定して、ワイヤ３１をカシメ固定する。
【００５２】
カシメ固定により、ワイヤ３１と、固定端子２２と、第２端子板３２とが電気的および機械的に接合される。以上により、ワイヤ３１と固定端子２２とを良好に導通させることができる。その後、固定端子２２の外側で余剰のワイヤ３１を切断して除去する。ワイヤ３１の両端が、それぞれ固定端子２２に接続された状態になる。
【００５３】
次に、第１移動子４０の側から留具５０を被せ、取付孔５３と留具固定突起２４とを係合させる。さらに詳細に説明する。図３および図５に示す通り、留具固定突起２４の第１移動子４０側の面は外向きに傾斜している。側板部５２の端部は、留具固定突起２４の傾斜面に沿って拡がる。前述の通り、取付孔５３は長孔状であるため、弾性変形により留具固定突起２４が通過可能になる。留具固定突起２４が通過した後、留具５０は弾性復帰する。以上により、図３に示すように留具固定突起２４と取付孔５３とが係合する。
【００５４】
付勢バネ５１により、第１移動子４０が第１固定子２０に押し付けられる。前述のように、連結部５４の短辺から２本づつ、合計４本の付勢バネ５１が設けられているため、第１移動子４０の長手方向および短手方向がそれぞれ均等に第１固定子２０に向けて押圧される。図３に示すように、左右それぞれの付勢バネ５１の間から、押圧部４３が突出した状態になる。以上により、図３に示す内部アクチュエータ１０が完成する。
【００５５】
図３および図８に示すように、留具支持部２６と、支持板部５５とが当接して、留具５０を固定子枠２１に固定する。図３に示すように、付勢バネ５１は、天板部４７を第１固定子２０に向けて付勢する。
【００５６】
図８に示すように、連結部５４と天板部４７との間には空間が空いている。この空間の機能については、後述する。
【００５７】
５個の固定子ローラ２３と、４個の移動子ローラ４２とは、平行に、かつ、交互に配置されている。ワイヤ３１は、固定子ローラ２３の第１移動子４０側と、移動子ローラ４２の第１固定子２０側との間を縫うように屈曲している。ワイヤ３１の両端に接続された、固定端子２２の端部は、固定子枠２１の底面よりも突出している。
【００５８】
図２に戻って説明を続ける。内部アクチュエータ１０の固定端子２２は、基板１１に設けられた孔に挿入され、半田付け等により電気的および機械的に接続される。基板１１に設けられた図示を省略する配線パターンを介して、２個の固定端子２２はそれぞれＦＰＣ１２に設けられた配線パターンに接続される。これにより、内部アクチュエータ１０の二つの接続端子間には、ＦＰＣ１２および基板１１を介してパルス電圧が印加される。
【００５９】
図９から図１４は、アクチュエータ１５の組立工程を説明する説明図である。図９は、収容箱７１に、縁枠部７９および板バネ９０を取り付け、図２とは反対側から見た斜視図を示す。図１０は、図９と同様に収容箱７１に、縁枠部７９および板バネ９０を取り付けた上面図を示す。
【００６０】
収容箱７１は、底面から固定壁７３に沿って突出する２個の角柱状の板バネ固定突起７４３を有する。固定壁７３と、板バネ固定突起７４３との間の間隔は、板バネ９０の厚さと略同一である。図１０に示すように、固定壁７３と板バネ固定突起７４３との間に、板バネ９０が付勢部９１を固定壁７３とは反対側に向けて挿入されている。図２を使用して説明した板バネ係止部９２が、図１に示すように収容箱７１に設けられた窪みに引っ掛かり、抜け止めの作用を果たす。
【００６１】
収容箱７１の底面には、長円断面の孔である第１ボス孔７４１と、第２ボス孔７４２とが、それぞれ長軸方向を収容箱７１の短手方向に向けて配置されている。第１ボス孔７４１の長軸と第２ボス孔７４２の長軸との間の間隔は、図３を使用して説明した内部アクチュエータ１０に設けられた２個のボス２１３同士の間隔と略同一である。
【００６２】
第１ボス孔７４１の短径は、図３を使用して説明したボス２１３の直径と略同一である。第２ボス孔７４２の短径は、ボス２１３の直径よりも０．２ミリメートルから０．５ミリメートル程度大きい。
【００６３】
図１１は、収容箱７１に内部アクチュエータ１０を、付勢部９１と押圧部４３とが対向する向きに挿入した状態を示す。内部アクチュエータ１０の二つのボス２１３が、第１ボス孔７４１および第２ボス孔７４２に挿入されている。第１ボス孔７４１が、収容箱７１の長手方向における内部アクチュエータ１０の位置を所定の位置に固定する機能を果たす。第２ボス孔７４２は、ガタを有し、収容箱７１および内部アクチュエータ１０の製作誤差の影響を吸収する。
【００６４】
図９に示すように、収容箱７１は固定壁７３と対向する側面にＦＰＣ孔７５１を有する。図２に示すように内部アクチュエータ１０に取り付けられたＦＰＣ１２は、ＦＰＣ孔７５１から収容箱７１の外に引き出される。
【００６５】
図１２は、第２移動子８０を第２固定子７０に取り付ける途中の状態を示す側面図である。第２移動子８０は、収容箱７１の開口に押圧壁８１を向けて、切込部７３２の抜止受部７３１から遠い部分に抜止突起８２が入るように位置決めされる。
【００６６】
図１３は、蓋部８３と畝状突起７９４とが突き当たるまで、押圧壁８１を収容箱７１に挿入した後の、図１２におけるXIII-XIII線による断面図を示す。押圧壁８１は、付勢部９１が突出していない部分に位置している。そのため、押圧壁８１は板バネ９０と内部アクチュエータ１０との間に、容易に挿入される。
【００６７】
図１４は、図１３に示す状態から第２移動子８０を第２固定子７０に対して図１３における左方向にスライドさせた状態を示す。図１３および図１４に示すように、押圧壁８１の左側の端面はテーパ状になっており、付勢部９１と押圧部４３との間を押し拡げながら移動できる。
【００６８】
図１に示すように、抜止突起８２が抜止受部７３１と係合する。以上により、図１に示すアクチュエータ１５が完成する。なお、抜止突起８２と抜止受部７３１との間には、隙間が設けられていることが望ましい。この隙間の機能については、後述する。
【００６９】
図１５は、アクチュエータ１５の断面図である。図１５は、押圧壁８１および押圧部４３を通る断面でアクチュエータ１５を切断した断面を示す。アクチュエータ１５は、図１５に仮想線で示す第１板６１と第２板６２とにより、上下から挟んだ状態で使用される。
【００７０】
第１板６１は、たとえばスマートフォンまたはタブレット等の情報機器の筐体であり、取付孔７２１に挿入されたネジ等により、収容箱７１に固定される。第２板６２は、たとえばタッチパネルの表面のガラス基板等、アクチュエータ１５が取り付けられた機器を使用するユーザが触れる部品、またはその近傍の部品である。蓋部８３と第２板６２とは、たとえば両面テープにより固定される。
【００７１】
図１４および図１５に示す状態においては、付勢部９１により、押圧壁８１は内部アクチュエータ１０に向けて付勢されている。
【００７２】
アクチュエータ１５の動作について説明する。図１６は、内部アクチュエータ１０の動作状態を説明する説明図である。図８および図１６を使用して、内部アクチュエータ１０の動作を説明する。
【００７３】
図８は、内部アクチュエータ１０の初期状態を示す。ＦＰＣ１２を介して固定端子２２の間にパルス電圧を印加することにより、ワイヤ３１はジュール熱により瞬時に発熱する。ワイヤ３１は、温度が変態点を超えた場合に、瞬時に短くなる。ワイヤ３１が短くなることにより、移動子ローラ４２が第１固定子２０から離れる向きに移動する。移動子ローラ４２の動きに伴い、第１移動子４０が付勢バネ５１を押して、第１固定子２０から離れる向きに移動する。
【００７４】
前述の、連結部５４と天板部４７との間の空間は、第１移動子４０を動作させた場合に天板部４７が移動可能な空間である。この空間は、２つの固定端子２２の間に所定のパルス電圧が印加された場合に、連結部５４と天板部４７とが衝突しない程度の高さを有する。
【００７５】
パルス電圧の終了に伴い、ジュール熱の発生は停止する。ワイヤ３１に発生した熱は、固定子ローラ２３および移動子ローラ４２を介して外部に放散されて、ワイヤ３１の温度は変態点以下に下がる。付勢バネ５１の作用により第１移動子４０は第１固定子２０に向けて押され、内部アクチュエータ１０は図８を使用して説明した状態に戻る。
【００７６】
ワイヤ３１の熱容量は、内部アクチュエータ１０全体の熱容量に比べて非常に小さいため、パルス電圧を繰り返し印加して動作させた場合であっても内部アクチュエータ１０全体の温度は殆ど上昇しない。なお、内部アクチュエータ１０を頻繁に動作させる場合には、ペルチェ素子または放熱板等の冷却機構を内部アクチュエータ１０に取り付けても良い。
【００７７】
以上に説明したように、パルス電圧を印加することにより、第１固定子２０と第１移動子４０との間の距離が瞬間的に大きくなり、その後元の状態に戻る。
【００７８】
図１４を使用して説明を続ける。第１移動子４０は、押圧壁８１を固定壁７３に向けて瞬間的に押す。その後、付勢部９１の作用により、押圧壁８１は元の状態に戻る。すなわち、第１移動子４０と連動して、第２移動子８０が動作する。この際、第１固定子２０および第２固定子７０は、静止している。
【００７９】
以上により、ＦＰＣ１２を介してパルス電圧を印加することにより、図１に太い矢印で示すように第２移動子８０が瞬間的に動き、すぐに元に状態に戻る。収容箱７１の短辺側の端面に沿って、畝状突起７９４が設けられているため、第２移動子８０と第２固定子７０との間の摩擦が少ない。そのため、パルス電圧が印加された場合に、第２移動子８０が速やかに動作するアクチュエータ１５が実現できる。
【００８０】
図１７は、アクチュエータ１５の使用状態を説明する断面図である。図１７は、第１板６１と第２板６２との間隔が、図１５よりも広い場合の例を示す。前述の通り、第２固定子７０は第１板６１に、第２移動子８０は第２板６２に固定されている。
【００８１】
図１７においては、押圧壁８１は、収容箱７１から若干引き出された状態になっている。ここで、押圧壁８１は、前述の抜止突起８２と抜止受部７３１との間に設けられた隙間に対応する長さだけ、引き出されることが可能である。押圧壁８１は、図１５と同様に付勢部９１により押圧部４３に向けて付勢されている。したがって、第１板６１と第２板６２との間の距離のばらつきがあっても、取付可能なアクチュエータ１５を提供できる。
【００８２】
本実施の形態によると、第２固定子７０と第２移動子８０との積層方向に対して剪断方向に瞬間的に動作するアクチュエータ１５が実現できる。本実施の形態によると、小型で、瞬間的に変位を発生する内部アクチュエータ１０を提供できる。本実施の形態の内部アクチュエータ１０は、たとえばクリック感等の触感をユーザに提示する、いわゆる触覚デバイス用に適している。
【００８３】
図１５を使用して説明したように、タブレット等の情報機器のタッチパネルに本実施の形態のアクチュエータ１５を使用する場合、アクチュエータ１５の動作に伴う動作音はタッチパネルの面内方向に放射される。したがって、タッチパネルを使用するユーザに動作音が聞こえにくいアクチュエータ１５を提供できる。
【００８４】
本実施の形態によると、取り付ける対象の機器に寸法ばらつきがあっても、容易に取付可能なアクチュエータ１５を提供できる。
【００８５】
付勢バネ５１の作用により、第１移動子４０の位置は動作が終了するたびに元に戻る。これにより、パルス電圧を印加するたびに、一定の動き出し位置から、一定の移動量だけ移動する動作を繰り返す第１移動子４０を実現できる。これにより、安定な特性を有する内部アクチュエータ１０を実現できる。
【００８６】
同様に、付勢部９１の作用により、第２移動子８０の位置も動作が終了するたびに元に戻る。これにより、パルス電圧を印加するたびに、一定の動き出し位置から、一定の移動量だけ移動する動作を繰り返す第２移動子８０を実現できる。以上により、安定な特性を有するアクチュエータ１５を実現できる。
【００８７】
第１ワイヤ通過溝４６により、ワイヤ３１の蛇行、ならびに、移動子ローラ４２および固定子ローラ２３からの脱落が防止される。第１ワイヤ通過溝４６により、ワイヤ３１の状態が安定して保持される。これにより安定して動作するアクチュエータ１５を実現できる。
【００８８】
ワイヤ３１の伸縮状態に場所によるムラが生じた場合、固定子ローラ２３および移動子ローラ４２が自動的に回動することにより、ワイヤ３１に加わる張力が一様な状態に保たれる。したがって、細いワイヤ３１を使用した場合であっても、ワイヤ３１の破断を防止できる。
【００８９】
なお、固定子ローラ２３は固定子枠２１と、一体構造であっても良い。同様に移動子ローラ４２は移動子枠４１とは、一体構造であっても良い。これらの場合には、ワイヤ３１と接触する固定子凸部および移動子凸部にあたる部分には、高潤滑性のコーティング等を行い、ワイヤ３１が滑りやすくすることにより、ワイヤ３１の断線を防ぐことができる。
【００９０】
細いワイヤ３１を使用する場合には、ワイヤ３１の抵抗値が大きくなる。したがって、定電圧のパルス駆動によりジュール熱を発生させる場合に、ワイヤ３１に流れる電流値が小さくなる。以上により、消費電流の小さいアクチュエータ１５を提供できる。
【００９１】
さらに、細いワイヤ３１を使用する場合には、ワイヤ３１の熱容量が小さくなる。したがって、パルス駆動により生じたジュール熱が速やかに放散される。以上により応答の速い内部アクチュエータ１０を提供できる。また、ワイヤ３１で発生するジュール熱が少ないため、繰り返し使用した場合であっても温度上昇が少ないアクチュエータ１５を提供できる。
【００９２】
固定子ローラ２３および移動子ローラ４２は、それぞれ絶縁性の固定子枠２１および移動子枠４１により支持され、互いに絶縁している。そのため、たとえば銅等の熱伝導性と導電性の両方が高い材料を固定子ローラ２３および移動子ローラ４２に使用しても、ワイヤ３１の両端へのパルス電圧の印加が妨げられない。
【００９３】
内部アクチュエータ１０は、図３から図８を使用して説明した構成に限定しない。第１固定子２０に対して、第１移動子４０が瞬間的に動作する任意の構成の内部アクチュエータ１０を使用できる。
【００９４】
アクチュエータ１５を取り付ける機器は、スマートフォンまたはタブレット等のタッチパネル式の情報機器に限定しない。自動車、オートバイまたは自転車等の輸送機器の、ハンドルまたは座面等にアクチュエータ１５を取り付けても良い。その他、ユーザが触れて使用する任意の機器にアクチュエータ１５を取り付けることができる。
【００９５】
ユーザが行った操作に応じて、アクチュエータ１５を動作させることにより、触覚を通じて操作に対するフィードバックを行なえる。また、たとえば自動運転中に異常が発生した場合等にアクチュエータ１５を動作させることにより、触覚を通じてユーザに対する注意喚起を行なえる。
【００９６】
蓋部８３は、アクチュエータ１５を取り付ける部位に応じた任意の形状にすることができる。たとえば、蓋部８３は上側からピンを挿入する穴、または、ネジを固定するネジ穴を有しても良い。蓋部８３は、アクチュエータ１５を取り付ける部位に係合する突起または窪みを有してもよい。
【００９７】
アクチュエータ１５は、第２移動子８０側をユーザの触れる部分の近傍に固定して使用されても良い。
【００９８】
実施例で記載されている技術的特徴（構成要件）はお互いに組合せ可能であり、組み合わせすることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものでは無いと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味では無く、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９９】
１０  内部アクチュエータ
１１  基板
１２  ＦＰＣ
１５  アクチュエータ
２０  第１固定子
２１  固定子枠
２１３  ボス
２２  固定端子
２２１  端子凹部
２２２  端子脚部
２２３  端子板部
２３  固定子ローラ
２３１  固定子軸部
２４  留具固定突起
２５  ローラ支持部
２６  留具支持部
３１  ワイヤ
３２  第２端子板
３３  ワイヤ保持溝
４０  第１移動子
４１  移動子枠
４２  移動子ローラ
４２１  移動子軸部
４３  押圧部
４４  ローラ保持部
４５  ローラ保持溝
４６  第１ワイヤ通過溝
４７  天板部
５０  留具
５１  付勢バネ
５２  側板部
５３  取付孔
５４  連結部
５５  支持板部
６１  第１板
６２  第２板
７０  第２固定子
７１  収容箱
７２  取付部
７２１  取付孔
７３  固定壁
７３１  抜止受部
７３２  切込部
７４１  第１ボス孔
７４２  第２ボス孔
７４３  板バネ固定突起
７５１  ＦＰＣ孔
７９  縁枠部
７９１  ガイド板部
７９２  側面板部
７９３  留板部
７９４  畝状突起
８０  第２移動子
８１  押圧壁
８２  抜止突起
８３  蓋部
９０  板バネ
９１  付勢部
９２  板バネ係止部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2019127838.tif 000016
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2019127838.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月14日(2019.3.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
アクチュエータは、第１固定子と、前記第１固定子に対向する第１移動子とを備え、前記第１移動子が前記第１固定子から離れる向きに動作する内部アクチュエータと、前記第１固定子に対して固定された固定壁を有する第２固定子とを備え、前記第１移動子は、前記第１固定子と前記固定壁との間に配置されており、前記第１移動子と前記固定壁との間に挿入された押圧壁を有する第２移動子を備える。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１固定子と、前記第１固定子に対向する第１移動子とを備え、前記第１移動子が前記第１固定子から離れる向きに動作する内部アクチュエータと、
前記第１固定子に対して固定された固定壁を有する第２固定子とを備え、
前記第１移動子は、前記第１固定子と前記固定壁との間に配置されており、
前記第１移動子と前記固定壁との間に挿入された押圧壁を有する第２移動子を備える
アクチュエータ。
【請求項２】
前記押圧壁を前記第１移動子側に付勢する付勢部を有する
請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記第２固定子は、前記内部アクチュエータを収容する箱型であり、
前記固定壁は、前記第２固定子の側壁であり、
前記第２移動子は、前記第２固定子の開口部を覆う蓋部を有する
請求項１または請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記第２固定子は、前記固定壁に隣接する側壁の端面に、該端面の長手方向に沿う畝状突起を有し、
前記蓋部は、前記畝状突起に当接する
請求項３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記内部アクチュエータは、形状記憶合金製のワイヤを備え、
前記第１固定子は、複数の固定子凸部を備え、
前記第１移動子は、前記固定子凸部の間に配置される移動子凸部を備え、
前記ワイヤは、前記固定子凸部の配列方向に沿って、前記第１固定子と前記第１移動子との間に配置される
請求項１から請求項４のいずれか一つに記載のアクチュエータ。