JPH04347796A - 触覚形報知器用アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば無線ペイジャや
腕時計用サイレント・アラーム等において、触覚によっ
て情報を無音報知するための触覚形報知器用アクチュエ
ータに関する。

【０００２】

【従来の技術】無線ペイジャ（ｐａｇｅｒ）　の着信を
ペイジャ携帯者に知らせるための報知手段として、着信
時に警報音を鳴らすものや、ペイジャ自体を振動させる
ものが知られている。振動式の報知器は、警報音を鳴ら
したくないような静寂な環境での使用に適しているばか
りでなく、騒音の激しい工場内のように音で着信を知ら
せることが困難な場所にも適している。

【０００３】従来の振動式報知器を備えたペイジャは、
ペイジャのケースに内蔵されたモータの出力軸に偏心ウ
エイトを取付け、着信信号を受信した時にモータを回転
させるようにしている。この場合、携帯者のポケット等
に入れておいたペイジャが、偏心ウエイトの回転に伴っ
てケースごと振動することにより、ペイジャ携帯者が着
信に気付くようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の振動式報知器の場合、モータを含む振動発生機構
がかなり大きくなるため、小形ペイジャ等にこのような
振動発生機構を組込むことは、技術的あるいはコスト的
に困難であった。

【０００５】また、通電によって発熱する形状記憶合金
製の可動子を用い、この可動子を通電発熱させた時に生
じる形状復元力を利用して、可動子の動きをダイレクト
に皮膚等に伝える触覚形アクチュエータも提案されてい
る。

【０００６】しかしながら形状記憶合金製の可動子を用
いた従来品は、通電発熱時における可動子の動作が比較
的緩慢であり作動ストロークも小さく、可動子の動作に
節動感が欠けていた。このため、可動子の動きを皮膚等
によって感知しにくいものであった。

【０００７】従って本発明の目的は、超小形に構成でき
るばかりでなく、可動子の動きを知覚しやすいものにす
ることができ、情報を確実に報知せしめることができる
ような触覚形報知器用アクチュエータを提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を果たすために
開発された本発明のアクチュエータは、基体としてのベ
ースフレームと、上記ベースフレームに第１の位置から
第２の位置にわたって往復移動可能に設けられた可動子
と、上記可動子が第１の位置にある時に弾性エネルギー
を蓄えかつ上記可動子が第２の位置まで移動する途中で
座屈変形を生じるようにセッティングされていて座屈変
形を生じる時に上記可動子を第２の位置に向って付勢す
る方向に弾性エネルギーを放出する作動ばねと、通電に
より発熱する形状記憶合金からなり所定温度に達した状
態において形状が復元するように調質処理されかつ所定
温度に達した状態において上記作動ばねを座屈させる力
を生じる形状記憶素子とを具備している。

【０００９】

【作用】本発明のアクチュエータにおいて、形状記憶素
子に通電がなされると、形状記憶素子が自己発熱するこ
とにより、所定温度に達して形状復元力が生じる。この
形状復元力は、作動ばねを「く」字状に座屈変形させる
方向に作用する。作動ばねが座屈した時、その弾性エネ
ルギーは可動子を第２の位置まで変位させる方向に放出
され、可動子が第２の位置に向って勢いよく動く。この
可動子の動きは、直接あるいは間接的に使用者の皮膚を
刺激する。

【００１０】本発明のアクチュエータは、ペイジャ受信
機のサイレントアラームを始めとして、腕時計のサイレ
ントアラームや、各種電子機器の入出力ディバイスの作
動確認用の無音報知器などに利用することができる。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の一実施例について、図１ない
し図８を参照して説明する。図４に例示されるように、
腕時計形のペイジャ受信機１０のケース１１に、触覚形
報知器用のアクチュエータ１２が内蔵される。図１等に
示されるように、このアクチュエータ１２は、基体とし
ての合成樹脂製のベースフレーム１５を備えている。ベ
ースフレーム１５の底面側、すなわちペイジャ着用者の
手首等の皮膚に臨む側に、開口部１６が設けられている
。

【００１２】ベースフレーム１５の内部に可動子２０が
設けられている。可動子２０の一端側に軸受部２１が設
けられており、軸受部２１に第１の支軸２２が挿通され
ている。この支軸２２はベースフレーム１５に支持され
ている。この可動子２０は、支軸２２を中心に、図５に
示される第１の位置から、図６に示される第２の位置に
わたって往復回動することができる。第１の位置におけ
る可動子２０の停止位置は、位置決め用のセットスクリ
ュー２３によって微調整することができる。

【００１３】可動子２０の他端側に接触部２５が設けら
れている。この接触部２５は、ベースフレーム１５の開
口部１６の近傍に位置しており、可動子２０が前述した
第１の位置（図５）にある時にベースフレーム１５の内
側に引っ込んでいるが、可動子２０が第２の位置（図６
）まで移動した時に、ペイジャ着用者の皮膚２６を刺激
できる位置まで前進するようになっている。

【００１４】上記接触部２５は、ケース１１の裏蓋１１
ａ等に設けられた開口部分２７にて突没するようにして
もよいし、あるいはゴム膜等からなる可撓カバー膜を介
して、接触部２５の動きを間接的に皮膚２６に伝えるよ
うに構成されていてもよい。

【００１５】可動子２０の長手方向中間部に、第１のば
ね受け部３０が設けられている。このばね受け部３０は
、後述するトリガーア−ム３５の方向を向いて突出して
いる。また、可動子２０の側面部分にピン３１が設けら
れている。

【００１６】ベースフレーム１５にトリガーアーム３５
が取付けられている。トリガーアーム３５は、第２の支
軸３６を中心として、図５に示される第１の位置から図
６に示される第２の位置にわたって、往復回動できるよ
うになっている。トリガーアーム３５の長手方向中間部
に、第２のばね受け部３７が設けられている。可動子２
０とトリガーアーム３５が図５に示される第１の位置に
ある時、第１のばね受け部３０の中心軸Ｏ１　と，第２
のばね受け部３７の中心軸Ｏ２　は互いにややずれてい
る。 トリガーアーム３５が第１の位置にある時、その停止位
置はセットスクリュー３８によって微調整することがで
きる。

【００１７】可動子２０とトリガーアーム３５との間、
すなわちばね受け部３０，３７間に、コイル状の作動ば
ね４０が圧縮された状態で設けられている。作動ばね４
０の一方の座巻部４１は第１のばね受け部３０に嵌合さ
せられ、他方の座巻部４２は第２のばね受け部３７に嵌
合させられている。

【００１８】可動子２０とトリガーアーム３５がいずれ
も図５に示される第１の位置にある時、ばね受け部３０
，３７の中心軸Ｏ１　，Ｏ２　が互いにずれているため
、作動ばね４０は僅かにＳ状に撓んだ姿勢となり、しか
もコイル軸線方向に圧縮された状態で弾性エネルギーを
蓄える。

【００１９】しかもこの作動ばね４０は、可動子２０が
図６に示される第２の位置まで角度θ１　だけ変位する
途中で、「く」字状に折れ曲がって座屈するように、可
動子２０とトリガーアーム３５との間にセッティングさ
れている。作動ばね４０が座屈すると、それまで作動ば
ね４０に蓄えられていた弾性エネルギーが一気に放出さ
れるとともに、作動ばね４０の座巻部４１の向きが大き
く変化するため、可動子２０が瞬時に第２の位置（図６
）まで移動させられる。

【００２０】トリガーアーム３５は、第１の形状記憶素
子４５によって作動ばね４０を座屈させる方向に動かさ
れる。第１の形状記憶素子４５は、例えばＴｉ−Ｎｉ合
金等の形状記憶合金をワイヤ状に成形したものであり、
その長手方向中間部分４６がトリガーアーム３５の係止
部４７に巻き掛けられている。

【００２１】形状記憶素子４５は通電により自己発熱す
るものであり、所定温度まで発熱した時に長さが短くな
る方向に形状が復元するように調質処理されている。こ
の形状記憶素子４５は、非通電時（冷態時）に自力によ
って元の長さに戻ることができるように、２方向性の形
状記憶効果をもたせてあるとよい。但し、一方向性であ
っても所期の目的は達成できる。この形状記憶素子４５
は、発熱時において縮み方向に形状が復元することによ
り、トリガーアーム３５を図５中の時計回り方向に回動
させる。

【００２２】形状記憶素子４５の両端５０，５１は、給
電部材５２，５３を備えたリテーナ５４に固定されてい
る。図１等に示されるように、リテーナ５４は、ねじ５
５によってベースフレーム１５に固定されている。給電
部材５２，５３は、図示しない電源に接続される。電源
の一例は、ケース１１に内蔵された電池である。

【００２３】本実施例の場合、可動子２０を第２の位置
から第１の位置に復帰させるために、リターン用レバー
６０と、このリターン用レバー６０を駆動するための第
２の形状記憶素子６１を備えている。リターン用レバー
６０は、支軸６２によって、ベースフレーム１５に回動
自在に支持されている。

【００２４】リターン用レバー６０の先端部に、レバー
６０の長手方向に沿う切欠き状のガイド部６５が設けら
れている。このガイド部６５に、可動子２０のピン３１
が係合させられている。ピン３１は、ガイド部６５に沿
う方向に相対移動可能である。図７に示されるように、
リターン用レバー６０が、実線で示される位置から反時
計回り（リターン方向）に回動すると、ピン３１を介し
て、可動子２０が時計回り方向に回動する。そして、リ
ターン用レバー６０が角度θ２　だけ移動する間に、作
動ばね４０が座屈前の状態に戻るとともに、可動子２０
が第１の位置（図５）に戻るようにしてある。

【００２５】リターン用レバー６０は、第２の形状記憶
素子６１によって、上記リターン方向に駆動される。す
なわちリターン用レバー６０に係止部７０が設けられて
おり、この係止部７０に第２の形状記憶素子６１の長手
方向中間部分７１が巻き掛けられている。第２の形状記
憶素子６１の両端７２，７３は、給電部材７５，７６を
備えたリテーナ７７に固定されている。リテーナ７７は
、ねじ７８によってベースフレーム１５に固定されてい
る。給電部材７５，７６に、図示しない電源が接続され
る。

【００２６】この形状記憶素子６１も通電により自己発
熱するものであり、所定温度まで発熱した時に長さが短
くなる方向に形状が復元するように調質処理されている
。この形状記憶素子６１も、非通電時（冷態時）に自力
によって元の長さに戻ることができるように、２方向性
の形状記憶効果をもたせてあってもよい。

【００２７】この形状記憶素子６１は、発熱時において
縮み方向に形状が復元することにより、リターン用レバ
ー６０を図示反時計回り方向に回動させるものである。 上述した２種類の形状記憶素子４５，６１の線径は数十
ないし数百ミクロン程度であり、その発熱に要する電力
はモータの駆動電力などに比べて小さくてすむ。

【００２８】次に、上記構成のアクチュエータ１２の作
用について説明する。形状記憶素子４５，６１に通電さ
れていない冷態時には、形状記憶素子４５，６１はいず
れも伸長した状態にあり、従って可動子２０とトリガー
アーム３５は図５に示される第１の位置に止まっている
。ペイジャ受信機１０が着信信号を受けた場合などのよ
うに、可動子２０の接触部２５を突出させる必要が生じ
た時、第１の形状記憶素子４５への通電がなされる。 これにより、第１の形状記憶素子４５が所定温度まで発
熱するとともに、縮み方向に形状復元力が生じる。

【００２９】このため、トリガーアーム３５が、図６に
おいて時計回り方向に回動し、角度θ１　まで回動する
途中で、作動ばね４０が座屈する。作動ばね４０は、座
屈を生じた瞬間に大きく撓んで弾性エネルギーを放出し
ようとするため、作動ばね４０の座巻部４１の向きが変
りながら可動子２０が勢い良く反時計回りに回動する。 こうして、可動子２０は図６に示される第２の位置に達
する。その直後、形状記憶素子４５に対する通電が解除
される。

【００３０】次に、第２の形状記憶素子６１に通電がな
されることにより、第２の形状記憶素子６１が所定温度
以上に発熱するとともに縮み方向に形状が復元する。こ
のため、リターン用レバー６０と可動子２０が、それぞ
れ図７中の実線で示される位置から２点鎖線で示される
位置に向って回動する。そして可動子２０が第１の位置
まで回動する途中で、作動ばね４０が座屈前の状態に戻
る。

【００３１】図８は、上述したトリガー動作とリターン
動作の１サイクル分を示すタイミングチャートである。 この一連の動作を適宜回数繰返すことにより、ペイジャ
受信機１０の着用者は、手首等の皮膚２６が受ける感触
によって、着信があったことを知ることができる。

【００３２】なお上記実施例では、可動子２０を第２の
位置から第１の位置に戻すために第２の形状記憶素子６
１を用いたが、第１の形状記憶素子４５の歪率を大きく
とることができるならば、１つの形状記憶素子のみを用
いて可動子２０のトリガー動作とリターン動作を実現す
ることも可能である。その場合、図９に示されるタイミ
ングチャートのように、形状記憶素子に対する通電をオ
ン・オフすることにより、比較的短い周期でトリガー動
作とリターン動作を繰返すことができる。

【００３３】また、作動ばねはコイル状に限らず、板状
あるいは線状をなしていてもよい。要するに、作動ばね
は、可動子が第１の位置にある時に弾性エネルギーを蓄
え、座屈変形する時に可動子を第２の位置に向って付勢
するようにエネルギーを放出するものであればよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、小形で軽量に構成でき
、しかも可動子の動きが作動ばねによって節動感のある
大きなストロークに増幅されるので、触覚によって知覚
させやすいものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すアクチュエータの正面
図。

【図２】図１に示されたアクチュエータの一部を断面で
示す底面図。

【図３】図１に示されたアクチュエータの斜視図。

【図４】図１に示されたアクチュエータを備えた機器の
一例の斜視図。

【図５】図１に示されたアクチュエータの縦断面図。

【図６】図１に示されたアクチュエータの作動状態を示
す縦断面図。

【図７】図１に示されたアクチュエータの可動子とリタ
ーン用レバーを示す図。

【図８】図１に示されたアクチュエータの作動を示すタ
イミングチャート。

【図９】形状記憶素子を１つのみ用いた場合のアクチュ
エータの作動を示すタイミングチャート。

【符号の説明】

１０…ペイジャ受信機、１２…アクチュエータ、１５…
ベースフレーム、２０…可動子、３５…トリガーアーム
、４０…作動ばね、４５…形状記憶素子、６０…リター
ン用レバー、６１…リターン用の形状記憶素子。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ベースフレームと、上記ベースフレームに
   第１の位置から第２の位置にわたって往復移動可能に設
   けられた可動子と、上記可動子が第１の位置にある時に
   弾性エネルギーを蓄えかつ上記可動子が第２の位置まで
   移動する途中で座屈変形を生じるようにセッティングさ
   れていて座屈変形を生じた時に上記可動子を第２の位置
   に向って付勢する方向に弾性エネルギーを放出する作動
   ばねと、通電により発熱する形状記憶合金からなり所定
   温度に達した状態において形状が復元するように調質処
   理されかつ所定温度に達した状態において上記作動ばね
   を座屈させる力を生じる形状記憶素子と、を具備したこ
   とを特徴とする触覚形報知器用アクチュエータ。
2. 【請求項２】上記形状記憶素子がワイヤ状をなしており
   、かつこの形状記憶素子は発熱時に長さが短くなるよう
   に形状が記憶されていて発熱時に生じる引張り力を利用
   して上記可動子を動かすように構成されている請求項１
   記載の触覚形報知器用アクチュエータ。