JP2020028189A - Electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、誘電エラストマーアクチュエータを備える電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device including a dielectric elastomer actuator.
近年、誘電エラストマーアクチュエータを利用した電子機器の開発が行われている。例えば、特許文献１には、膜状の誘電エラストマーアクチュエータに対する電圧の印加に基づいて開閉状態を制御するダイアフラムバルブが開示されている。特許文献１のダイアフラムバルブは、膜状の誘電エラストマーアクチュエータと、誘電エラストマーアクチュエータを支持する基材と、誘電エラストマーアクチュエータを弾性的に付勢する弾性部材とを備えている。開状態にあるダイアフラムバルブの誘電エラストマーアクチュエータに電圧が印加されると、誘電エラストマーアクチュエータは、面方向に伸張し、弾性部材の付勢力に基づいてオリフィスを覆うように押し下げられる。これにより、ダイアフラムバルブは、開状態から閉状態に切り替わる。 In recent years, electronic devices using dielectric elastomer actuators have been developed. For example, Patent Literature 1 discloses a diaphragm valve that controls an open / close state based on application of a voltage to a film-like dielectric elastomer actuator. The diaphragm valve of Patent Literature 1 includes a dielectric elastomer actuator in the form of a film, a base material that supports the dielectric elastomer actuator, and an elastic member that elastically biases the dielectric elastomer actuator. When a voltage is applied to the dielectric elastomer actuator of the diaphragm valve in the open state, the dielectric elastomer actuator expands in the surface direction and is pushed down to cover the orifice based on the biasing force of the elastic member. As a result, the diaphragm valve switches from the open state to the closed state.
本発明の目的は、誘電エラストマーアクチュエータを備える電子機器における設計の自由度を向上させることにある。 An object of the present invention is to improve design flexibility in an electronic device including a dielectric elastomer actuator.
上記課題を解決する電子機器は、膜状の誘電エラストマーアクチュエータを備える電子機器であって、前記誘電エラストマーアクチュエータを支持する基材と、前記基材に取り付けられた第１磁気デバイスと、前記誘電エラストマーアクチュエータに取り付けられ、前記第１磁気デバイスとの間に斥力又は引力を発生させる第２磁気デバイスとを備える。 An electronic device for solving the above-mentioned problem is an electronic device including a dielectric elastomer actuator in the form of a film, a base material supporting the dielectric elastomer actuator, a first magnetic device attached to the base material, and the dielectric elastomer. A second magnetic device that is attached to the actuator and generates a repulsive or attractive force between the actuator and the first magnetic device.
上記構成では、誘電エラストマーアクチュエータを付勢する付勢手段として、誘電エラストマーアクチュエータ側及び基材側のそれぞれに取り付けた磁気デバイス間に発生する斥力又は引力を用いている。これにより、第１磁気デバイスと第２磁気デバイスとが切り離された状態となり、第１磁気デバイスと第２磁気デバイスとの間に空間が形成される。この空間を利用して、種々の配線を配索したり、可動部分を設けたりすることが可能であり、電子機器の設計の自由度が向上する。 In the above configuration, the repulsive force or attractive force generated between the magnetic devices attached to the dielectric elastomer actuator side and the base material side is used as the urging means for urging the dielectric elastomer actuator. Thereby, the first magnetic device and the second magnetic device are separated from each other, and a space is formed between the first magnetic device and the second magnetic device. By utilizing this space, various wirings can be routed and movable parts can be provided, so that the degree of freedom in designing electronic equipment is improved.
上記電子機器において、前記第１磁気デバイスと前記第２磁気デバイスとの間には、当該電子機器を構成する構成部品の少なくとも一部が配置されていることが好ましい。前記構成部品は、例えば、前記基材、配線、スイッチの接点、及び前記誘電エラストマーアクチュエータを包む袋体から選ばれる少なくとも一種である。 In the electronic device, it is preferable that at least a part of a component constituting the electronic device is disposed between the first magnetic device and the second magnetic device. The component is at least one kind selected from, for example, the base material, the wiring, the contact of the switch, and the bag surrounding the dielectric elastomer actuator.
上記構成によれば、装置の小型化や長寿命化を図ることができる。
上記電子機器において、前記第１磁気デバイスと前記第２磁気デバイスとの間の距離を調整する調整機構を備えることが好ましい。
According to the above configuration, it is possible to reduce the size and the life of the device.
In the electronic device, it is preferable that the electronic device further includes an adjustment mechanism that adjusts a distance between the first magnetic device and the second magnetic device.
上記構成によれば、第１磁気デバイスと第２磁気デバイスとの間に発生する斥力又は引力（誘電エラストマーアクチュエータに対する付勢力）を変化させることにより、誘電エラストマーアクチュエータの出力を調節できる。 According to the above configuration, the output of the dielectric elastomer actuator can be adjusted by changing the repulsive force or attractive force (biasing force applied to the dielectric elastomer actuator) generated between the first magnetic device and the second magnetic device.
上記電子機器において、前記第１磁気デバイスは、前記基材に対して取り外し可能に取り付けられていることが好ましい。
上記構成によれば、誘電エラストマーアクチュエータを付勢する付勢手段を取り替えて誘電エラストマーアクチュエータの出力を変更することができる。そして、その変更を行う際に必要となる作業スペースを小さくすることができ、装置の小型化を図ることができる。
In the electronic device, it is preferable that the first magnetic device is detachably attached to the base.
According to the above configuration, the output of the dielectric elastomer actuator can be changed by replacing the biasing means for biasing the dielectric elastomer actuator. Then, the work space required for making the change can be reduced, and the size of the apparatus can be reduced.
上記付勢手段として、ばね等の弾性部材を用いた場合には、弾性部材を取り替える際に、弾性部材の取り外し及び取り付け作業を誘電エラストマーアクチュエータ及び基材の両方に対して行う必要がある。そのため、誘電エラストマーアクチュエータ側及び基材側の両方に作業スペースを確保する必要がある。 When an elastic member such as a spring is used as the urging means, it is necessary to remove and attach the elastic member to both the dielectric elastomer actuator and the base when replacing the elastic member. Therefore, it is necessary to secure a working space on both the dielectric elastomer actuator side and the base material side.
これに対して、上記付勢手段として、第１磁気デバイス及び第２磁気デバイスを用いた場合には、第２磁気デバイスはそのままの状態として、基材に対して第１磁気デバイスの取り外し及び取り付け作業を行えばよい。そのため、取り外し及び取り付け作業に必要となる作業スペースを誘電エラストマーアクチュエータ側に確保する必要がなく、作業スペースを小さくできる。 On the other hand, when the first magnetic device and the second magnetic device are used as the urging means, the first magnetic device is detached and attached to the base while the second magnetic device is kept as it is. Just do the work. Therefore, there is no need to secure a work space required for the detachment and attachment work on the dielectric elastomer actuator side, and the work space can be reduced.
上記電子機器において、前記第２磁気デバイスは、前記第１磁気デバイスとの間に斥力を発生させることが好ましい。
上記構成によれば、誘電エラストマーアクチュエータの動作を、使用者に提示する疑似力覚（触感）に効率的に変換できる。
In the electronic device, it is preferable that the second magnetic device generates a repulsive force between the second magnetic device and the first magnetic device.
According to the above configuration, the operation of the dielectric elastomer actuator can be efficiently converted to a pseudo force sense (tactile sensation) presented to the user.
本発明の電子機器によれば、設計の自由度を向上させることができる。 According to the electronic apparatus of the present invention, the degree of freedom in design can be improved.
以下、本発明の電子機器を、鼓動するぬいぐるみに適用した一実施形態について説明する。
図１に示すように、ぬいぐるみ１０は、動物等を模した形状の表皮材１１を備えている。表皮材１１は、布材等の軟質材料により構成されている。表皮材１１の内部には、綿等の詰め物（図示略）と共に鼓動装置１２が収容されている。
Hereinafter, an embodiment in which the electronic apparatus of the present invention is applied to a beating stuffed animal will be described.
As shown in FIG. 1, the stuffed animal 10 includes a skin material 11 having a shape imitating an animal or the like. The skin material 11 is made of a soft material such as a cloth material. A beating device 12 is housed inside the skin material 11 together with a padding (not shown) such as cotton.
鼓動装置１２は、ＰＰ、ＡＢＳ等の硬質樹脂により構成される基材２０を備えている。基材２０は、板状の底壁２１と、底壁２１の周縁から立設された周壁２２とを有し、一方側が開口する箱状の部材である。基材２０の周壁２２における立設方向の先端側の部分には、膜状の誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ：Dielectric Elastomer Actuator）２３が取り付けられている。ＤＥＡ２３は、その周縁部分の全周が周壁２２に支持され、底壁２１に対して略平行な状態で基材２０内に配置されている。 The beating device 12 includes a base material 20 made of a hard resin such as PP and ABS. The base material 20 is a box-shaped member having a plate-shaped bottom wall 21 and a peripheral wall 22 erected from the peripheral edge of the bottom wall 21 and having one side opened. A film-like dielectric elastomer actuator (DEA: Dielectric Elastomer Actuator) 23 is attached to a portion of the peripheral wall 22 of the base member 20 on the tip side in the standing direction. The DEA 23 is supported by the peripheral wall 22 on the entire periphery thereof, and is disposed in the base material 20 in a state substantially parallel to the bottom wall 21.
ＤＥＡ２３は、誘電エラストマーからなるシート状の誘電部２４と、導電エラストマーからなり、誘電部２４の厚さ方向の両側に積層された正極電極２５及び負極電極２６とを有する多層構造体である。ＤＥＡ２３の正極電極２５と負極電極２６との間に直流電圧が印加されると、ＤＥＡ２３は、印加電圧の大きさに応じて、誘電部２４が厚さ方向に圧縮されるとともに誘電部２４の面に沿って面方向に伸張するように変形する。 The DEA 23 is a multilayer structure having a sheet-shaped dielectric portion 24 made of a dielectric elastomer, and a positive electrode 25 and a negative electrode 26 made of a conductive elastomer and laminated on both sides in the thickness direction of the dielectric portion 24. When a DC voltage is applied between the positive electrode 25 and the negative electrode 26 of the DEA 23, the DEA 23 compresses the dielectric part 24 in the thickness direction according to the magnitude of the applied voltage, and at the same time, the surface of the dielectric part 24. Deforms to extend in the plane direction along.
誘電部２４を構成する誘電エラストマーは特に限定されるものではなく、公知のＤＥＡに用いられる誘電エラストマーを用いることができる。上記誘電エラストマーとしては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。これら誘電エラストマーのうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。誘電部２４の厚さは、例えば、２０〜２００μｍである。 The dielectric elastomer constituting the dielectric portion 24 is not particularly limited, and a known dielectric elastomer used for DEA can be used. Examples of the dielectric elastomer include crosslinked polyrotaxane, silicone elastomer, acrylic elastomer, and urethane elastomer. One of these dielectric elastomers may be used, or a plurality of them may be used in combination. The thickness of the dielectric portion 24 is, for example, 20 to 200 μm.
正極電極２５及び負極電極２６を構成する導電エラストマーは特に限定されるものではなく、公知のＤＥＡに用いられる導電エラストマーを用いることができる。上記導電エラストマーとしては、例えば、絶縁性高分子及び導電性フィラーを含有する導電エラストマーが挙げられる。 The conductive elastomer constituting the positive electrode 25 and the negative electrode 26 is not particularly limited, and a known conductive elastomer used for DEA can be used. Examples of the conductive elastomer include a conductive elastomer containing an insulating polymer and a conductive filler.
上記絶縁性高分子としては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。これら絶縁性高分子のうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。上記導電性フィラーとしては、例えば、ケッチェンブラック（登録商標）、カーボンブラック、銅や銀等の金属粒子が挙げられる。これら導電性フィラーのうちの一種を用いてもよいし、複数種を併用してもよい。正極電極２５及び負極電極２６の厚さは、例えば、１０〜１００μｍである。 Examples of the insulating polymer include cross-linked polyrotaxane, silicone elastomer, acrylic elastomer, and urethane elastomer. One of these insulating polymers may be used, or a plurality of them may be used in combination. Examples of the conductive filler include Ketjen Black (registered trademark), carbon black, and metal particles such as copper and silver. One of these conductive fillers may be used, or a plurality of them may be used in combination. The thickness of the positive electrode 25 and the negative electrode 26 is, for example, 10 to 100 μm.
基材２０の底壁２１の内面側の中央部には、ＤＥＡ２３に対して接近離間する方向（上下方向）にスライド移動可能な可動部材２７が取り付けられている。可動部材２７は、基材２０の内側に配置される本体部２７ａと、本体部２７ａから底壁２１の外面側に突出する操作レバー２７ｂとを備えている。なお、基材２０の底壁２１には、操作レバー２７ｂが挿通される挿通孔が設けられている。 A movable member 27 that is slidable in a direction approaching and separating from the DEA 23 (up and down direction) is attached to a central portion on the inner surface side of the bottom wall 21 of the base material 20. The movable member 27 includes a main body 27a disposed inside the base member 20, and an operation lever 27b protruding from the main body 27a to the outer surface side of the bottom wall 21. The bottom wall 21 of the base material 20 is provided with an insertion hole through which the operation lever 27b is inserted.
本体部２７ａの上面には、円柱状の磁石により構成される第１磁気デバイス２８がネジ止めにより取り外し可能に取り付けられている。ＤＥＡ２３の第１主面２３ａ（基材２０の底壁２１側を向く面）の中央部には、円板状の磁石により構成される第２磁気デバイス２９が取り付けられている。 On the upper surface of the main body 27a, a first magnetic device 28 composed of a columnar magnet is detachably attached by screwing. At the center of the first main surface 23a (the surface facing the bottom wall 21 side of the base material 20) of the DEA 23, a second magnetic device 29 composed of a disk-shaped magnet is attached.
第２磁気デバイス２９は、第１磁気デバイス２８との間に斥力を発生させるように構成されている。したがって、第２磁気デバイス２９が取り付けられたＤＥＡ２３の中央部は、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間に発生する斥力によって、第１磁気デバイス２８から離間する方向への付勢力が常に作用する状態になっている。 The second magnetic device 29 is configured to generate a repulsive force between the second magnetic device 29 and the first magnetic device 28. Accordingly, the repulsive force generated between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 causes the central portion of the DEA 23 to which the second magnetic device 29 is attached to be biased in the direction away from the first magnetic device 28. Is always working.
ＤＥＡ２３における第１主面２３ａの反対側の面である第２主面２３ｂの中央部、即ち第２磁気デバイス２９が取り付けられている部分の反対側には、パッド３０が取り付けられている。ＤＥＡ２３に対して電圧が印加されていない状態において、パッド３０の先端は、表皮材１１に近接又は接触している。 A pad 30 is attached to the center of the second main surface 23b, which is the surface of the DEA 23 opposite to the first main surface 23a, that is, to the opposite side of the portion where the second magnetic device 29 is attached. When no voltage is applied to the DEA 23, the tip of the pad 30 is close to or in contact with the skin material 11.
基材２０における底壁２１と周壁２２との間の角部の内側には、配線３１ａによってＤＥＡ２３に電気的に接続される制御部３２及び電源３３が取り付けられている。また、ぬいぐるみ１０は、動物の目等の部位に配置されたＬＥＤ３４を備え、ＬＥＤ３４は、配線３１ｂによって制御部３２に電気的に接続されている。配線３１ａ，３１ｂは、その一部が第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間の空間Ｓを通るように配索されている。 Inside the corner between the bottom wall 21 and the peripheral wall 22 of the base material 20, a control unit 32 and a power supply 33 that are electrically connected to the DEA 23 by wiring 31a are attached. In addition, the stuffed toy 10 includes an LED 34 disposed at a site such as an animal's eye, and the LED 34 is electrically connected to the control unit 32 by a wiring 31b. The wires 31a and 31b are routed so that a part thereof passes through the space S between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29.
制御部３２は、電源３３からＤＥＡ２３に印加される電圧を所定の周期で増減させるように制御する。また、制御部３２は、所定のタイミング（例えば、使用者の操作に基づく信号が入力されたタイミング）でＬＥＤ３４を発光させる。 The control unit 32 controls the voltage applied from the power supply 33 to the DEA 23 to increase or decrease in a predetermined cycle. The control unit 32 causes the LED 34 to emit light at a predetermined timing (for example, a timing at which a signal based on a user operation is input).
ぬいぐるみ１０の鼓動装置１２のＤＥＡ２３に対して、所定の周期で増減するように電圧を印加するとＤＥＡ２３は面方向に伸縮する。これにより、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間の斥力（ＤＥＡ２３に作用する付勢力）と、ＤＥＡ２３の張力とが均衡するようにＤＥＡ２３が連続的に変形する。そして、ＤＥＡ２３の中央部が上下方向（第１磁気デバイス２８に対して接近離間する方向）に連続的に変位する。その結果、ＤＥＡ２３は鼓動を模した所定のリズムで上下方向に振動する。ＤＥＡ２３の振動は、パッド３０を通じて表皮材１１に伝達される。ＤＥＡ２３に追従して表皮材１１が振動することにより、使用者は、ぬいぐるみ１０の鼓動を視覚的及び触覚的に感じることができる。 When a voltage is applied to the DEA 23 of the beating device 12 of the stuffed toy 10 so as to increase and decrease in a predetermined cycle, the DEA 23 expands and contracts in the plane direction. Thereby, the DEA 23 is continuously deformed so that the repulsive force (the urging force acting on the DEA 23) between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 and the tension of the DEA 23 are balanced. Then, the central portion of the DEA 23 is continuously displaced in the up-down direction (the direction approaching and separating from the first magnetic device 28). As a result, the DEA 23 vibrates up and down at a predetermined rhythm simulating a heartbeat. The vibration of the DEA 23 is transmitted to the skin material 11 through the pad 30. By vibrating the skin material 11 following the DEA 23, the user can visually and tactilely feel the beating of the stuffed animal 10.
ここで、鼓動装置１２は、可動部材２７を操作することにより、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間の距離を変化させて、ＤＥＡ２３の変位幅に基づく出力（鼓動の大きさ）を調節できる。なお、本実施形態においては、可動部材２７によって、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間の距離を調整する調整機構が構成されている。 Here, the beating device 12 changes the distance between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 by operating the movable member 27, and outputs the output based on the displacement width of the DEA 23 (the size of the beating). ) Can be adjusted. In the present embodiment, an adjustment mechanism that adjusts the distance between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 is configured by the movable member 27.
操作レバー２７ｂを操作し、可動部材２７を上側に変位させて、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間の距離を短くすると、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間に発生する斥力が大きくなることに基づいてＤＥＡ２３の変位幅が大きくなる。その結果、ぬいぐるみ１０の鼓動が小さくなる。 When the distance between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 is reduced by operating the operation lever 27b to displace the movable member 27 upward, the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 The displacement width of the DEA 23 increases based on the increase in the repulsion generated therebetween. As a result, the beating of the stuffed animal 10 becomes smaller.
また、可動部材２７を下側に変位させて、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間の距離を長くすると、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間に発生する斥力が小さくなることに基づいてＤＥＡ２３の変位幅が小さくなる。その結果、ぬいぐるみ１０の鼓動が小さくなる。 In addition, when the movable member 27 is displaced downward to increase the distance between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29, the distance between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 is generated. The displacement width of the DEA 23 is reduced based on the reduced repulsion. As a result, the beating of the stuffed animal 10 becomes smaller.
次に、本実施形態の作用について説明する。
図１に示すように、鼓動装置１２において、ＤＥＡ２３を付勢する付勢手段として、ＤＥＡ２３及び基材２０のそれぞれに取り付けた磁気デバイス間に発生する斥力を用いている。これにより、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９とが切り離された状態となり、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間に空間Ｓが形成される。この空間Ｓを利用することにより、ぬいぐるみ１０全体の設計の自由度が向上する。
Next, the operation of the present embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, in the beating device 12, a repulsive force generated between magnetic devices attached to the DEA 23 and the base member 20 is used as a biasing unit for biasing the DEA 23. As a result, the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 are separated from each other, and a space S is formed between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29. By utilizing this space S, the degree of freedom in designing the entire stuffed toy 10 is improved.
本実施形態では、ＤＥＡ２３の配線３１ａ及びＬＥＤ３４の配線３１ｂを配置するための収容部として上記の空間Ｓを利用している。また、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間の距離を調整する可動部材２７を設け、第２磁気デバイス２９に対して接近離間する方向への第１磁気デバイス２８の移動を許容させるための空間として上記の空間Ｓを利用している。 In the present embodiment, the space S described above is used as a housing for disposing the wiring 31a of the DEA 23 and the wiring 31b of the LED 34. In addition, a movable member 27 for adjusting the distance between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 is provided, and the movement of the first magnetic device 28 in a direction approaching or moving away from the second magnetic device 29 is allowed. The above-mentioned space S is used as a space for causing this to occur.
次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）ぬいぐるみ１０は、膜状のＤＥＡ２３と、ＤＥＡ２３を支持する基材２０と、基材２０に取り付けられた第１磁気デバイス２８と、ＤＥＡ２３に取り付けられ、第１磁気デバイス２８との間に斥力を発生させる第２磁気デバイス２９とを備えている。
Next, effects of the present embodiment will be described.
(1) The stuffed toy 10 has a film-like DEA 23, a substrate 20 supporting the DEA 23, a first magnetic device 28 attached to the substrate 20, and a first magnetic device 28 attached to the DEA 23. A second magnetic device 29 for generating a repulsive force.
上記構成によれば、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間に形成される空間Ｓを利用することにより、ぬいぐるみ１０の設計の自由度が向上する。
（２）第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間には、ＤＥＡ２３の配線３１ａ及びＬＥＤ３４の配線３１ｂが配置されている。
According to the above configuration, the space S formed between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 is used, so that the degree of freedom in designing the stuffed toy 10 is improved.
(2) The wiring 31a of the DEA 23 and the wiring 31b of the LED 34 are disposed between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29.
上記構成によれば、ＤＥＡ２３と基材２０との間に配線３１ａ，３１ｂが配置されることにより、装置の小型化を図ることができる。また、ＤＥＡ２３と基材２０との間に制御部３２及び電源３３を配置することも容易であり、これにより装置の更なる小型化を図ることができる。 According to the above configuration, the wirings 31a and 31b are arranged between the DEA 23 and the base 20, so that the size of the device can be reduced. Further, it is easy to dispose the control unit 32 and the power supply 33 between the DEA 23 and the base material 20, so that the size of the apparatus can be further reduced.
（３）第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間の距離を調整する調整機構（可動部材２７）を備えている。
上記構成によれば、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間に発生する斥力（ＤＥＡ２３に対する付勢力）を変化させることにより、ＤＥＡ２３の出力を調節できる。
(3) An adjustment mechanism (movable member 27) for adjusting the distance between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 is provided.
According to the above configuration, the output of the DEA 23 can be adjusted by changing the repulsive force (biasing force on the DEA 23) generated between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29.
（４）第１磁気デバイス２８は、基材２０に対して取り外し可能に取り付けられている。
上記構成によれば、ＤＥＡ２３を付勢する付勢手段を取り替えてＤＥＡ２３の出力を変更することができる。そして、その変更を行う際に必要となる作業スペースを小さくすることができ、装置の小型化を図ることができる。
(4) The first magnetic device 28 is detachably attached to the base 20.
According to the above configuration, the output of the DEA 23 can be changed by replacing the urging means for urging the DEA 23. Then, the work space required for making the change can be reduced, and the size of the apparatus can be reduced.
上記付勢手段として、ばね等の弾性部材を用いた場合には、弾性部材を取り替える際に、弾性部材の取り外し及び取り付け作業をＤＥＡ２３及び基材２０の両方に対して行う必要がある。そのため、ＤＥＡ２３側及び基材２０側の両方に作業スペースを確保する必要がある。これに対して、上記付勢手段として、第１磁気デバイス２８及び第２磁気デバイス２９を用いた場合には、第２磁気デバイス２９はそのままの状態として、基材２０に対して第１磁気デバイス２８の取り外し及び取り付け作業を行えばよい。そのため、取り外し及び取り付け作業に必要となる作業スペースをＤＥＡ２３側に確保する必要がなく、作業スペースを小さくできる。 When an elastic member such as a spring is used as the urging means, it is necessary to remove and attach the elastic member to both the DEA 23 and the substrate 20 when replacing the elastic member. Therefore, it is necessary to secure a working space on both the DEA 23 side and the substrate 20 side. On the other hand, when the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 are used as the urging means, the second magnetic device 29 is left as it is, and the first magnetic device 28 is 28 may be removed and attached. Therefore, it is not necessary to secure a work space necessary for the removal and attachment work on the DEA 23 side, and the work space can be reduced.
（５）第２磁気デバイス２９は、第１磁気デバイス２８との間に斥力を発生させるように構成されている。
上記構成によれば、ＤＥＡ２３の動作を、表皮材１１の動作に効率的に変換できる。
(5) The second magnetic device 29 is configured to generate a repulsive force with the first magnetic device 28.
According to the above configuration, the operation of the DEA 23 can be efficiently converted to the operation of the skin material 11.
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・第２磁気デバイス２９は、第１磁気デバイス２８との間に引力を発生させるように構成されていてもよい。この場合には、表皮材１１（ＤＥＡ２３の動作が伝達される作用部）と、パッド３０とを接着する等して、ＤＥＡ２３と表皮材１１とが一体に動作するように構成することが好ましい。
The present embodiment can be modified and implemented as follows. The present embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
-The second magnetic device 29 may be configured to generate an attractive force between the second magnetic device 29 and the first magnetic device 28. In this case, it is preferable that the DEA 23 and the skin material 11 be integrally operated by, for example, bonding the skin material 11 (an operation portion to which the operation of the DEA 23 is transmitted) and the pad 30.
・上記実施形態では、第１磁気デバイス２８及び第２磁気デバイス２９として磁石を用いていたが、第１磁気デバイス２８及び第２磁気デバイス２９は磁石に限定されるものではない。例えば、第１磁気デバイス２８及び第２磁気デバイス２９の一方が磁石であり、同他方が磁石との間に引力が発生する磁性体であってもよい。 In the above embodiment, magnets are used as the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29, but the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 are not limited to magnets. For example, one of the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 may be a magnet, and the other may be a magnetic material that generates an attractive force with the magnet.
・第１磁気デバイス２８及び第２磁気デバイス２９の取り付け方法を変更してもよい。上記取り付け方法としては、例えば、接着剤を用いた取り付け方法、磁力を利用した取り付け方法が挙げられる。 The method of attaching the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 may be changed. Examples of the attachment method include an attachment method using an adhesive and an attachment method using a magnetic force.
・可動部材２７は、手動により変位させてもよいし、モータ等の駆動装置を用いて変位させてもよい。
・第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間の距離を調整する調整機構は、可動部材２７に限定されるものではなく、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間の空間Ｓを利用して、第１磁気デバイス２８を第２磁気デバイス２９側に相対的に移動させるものであればよい。例えば、基材２０に関して、第１磁気デバイス２８が取り付けられる第１部分と、ＤＥＡ２３を支持する第２部分とが別体として設けられた構成とするとともに、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間の距離が変化するように第１部分及び第２部分の少なくとも一方を移動可能に構成する。
-The movable member 27 may be displaced manually or may be displaced using a driving device such as a motor.
The adjustment mechanism that adjusts the distance between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 is not limited to the movable member 27, and the adjustment mechanism between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 Any device may be used as long as the first magnetic device 28 is relatively moved toward the second magnetic device 29 using the space S. For example, with respect to the base member 20, a first portion to which the first magnetic device 28 is attached and a second portion for supporting the DEA 23 are provided separately, and the first magnetic device 28 and the second magnetic device At least one of the first part and the second part is configured to be movable so that the distance between the first part and the second part changes.
・第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間に配置される構成部品は、ＤＥＡ２３の配線３１ａ及びＬＥＤ３４の配線３１ｂ等の各種配線に限定されるものではない。 The components arranged between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 are not limited to various wirings such as the wiring 31a of the DEA 23 and the wiring 31b of the LED 34.
例えば、図２に示すように、可動部材２７を省略し、基材２０の底壁２１におけるＤＥＡ２３を向く側の反対側となる部分に第１磁気デバイス２８を取り付ける。この場合には、基材２０の一部（底壁２１）が第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間に配置される構成部品となる。上記構成によれば、第１磁気デバイス２８の取り替え等の作業を行う際に、ＤＥＡ２３が障害物になり難く、当該作業を容易に行うことができる。 For example, as shown in FIG. 2, the movable member 27 is omitted, and the first magnetic device 28 is attached to a portion of the bottom wall 21 of the base material 20 opposite to the side facing the DEA 23. In this case, a part (the bottom wall 21) of the base material 20 is a component disposed between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29. According to the above configuration, when performing an operation such as replacement of the first magnetic device 28, the DEA 23 is unlikely to become an obstacle, and the operation can be easily performed.
また、図３に示すように、ＤＥＡ２３を包む袋体３５を設け、ＤＥＡ２３及び第２磁気デバイス２９を袋体３５の内部に配置する。この場合には、袋体３５の一部が第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間に配置される構成部品となる。上記構成によれば、ＤＥＡ２３に対する埃や水分等の付着が抑制される。これにより、ＤＥＡ２３の絶縁破壊耐性が向上し、ＤＥＡ２３の長寿命化を図ることができる。 As shown in FIG. 3, a bag 35 that wraps the DEA 23 is provided, and the DEA 23 and the second magnetic device 29 are arranged inside the bag 35. In this case, a part of the bag 35 is a component disposed between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29. According to the above configuration, adhesion of dust, moisture, and the like to the DEA 23 is suppressed. As a result, the dielectric breakdown resistance of the DEA 23 is improved, and the life of the DEA 23 can be extended.
・第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間に、ぬいぐるみ１０の構成部品を配置する構成を省略してもよい。また、第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間の距離を調整する調整機構を省略してもよい。 The configuration in which the components of the stuffed animal 10 are arranged between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 may be omitted. Further, an adjusting mechanism for adjusting the distance between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29 may be omitted.
・本発明の用途は、鼓動するぬいぐるみ１０に限定されるものではなく、膜状のＤＥＡ２３を備える電子機器の全般に適用できる。例えば、図４は、本発明を押しボタン型のスイッチに適用した例を示している。 The application of the present invention is not limited to the beating stuffed toy 10 but can be applied to all electronic devices including the film-shaped DEA 23. For example, FIG. 4 shows an example in which the present invention is applied to a push-button switch.
図４に示すスイッチ４０は、板状の基部４１（第１基材）と、基部４１の表面側に取り付けられた有底筒状のボタン本体４２（第２基材）とを備えている。ボタン本体４２は、基部４１に対して、上下方向（押し込み方向）にスライド移動可能かつ抜け止めされた状態で取り付けられている。ボタン本体４２は、その周壁の内周面から突出する突出部４２ａを備えている。突出部４２ａと基部４１との間には、ボタン本体４２を上方に付勢する付勢部材４３が設けられている。 The switch 40 shown in FIG. 4 includes a plate-shaped base 41 (first base) and a bottomed cylindrical button body 42 (second base) attached to the front side of the base 41. The button body 42 is attached to the base 41 so as to be slidable in the up-down direction (push-in direction) and to be prevented from falling off. The button body 42 has a protruding portion 42a protruding from the inner peripheral surface of the peripheral wall. An urging member 43 for urging the button body 42 upward is provided between the protrusion 42a and the base 41.
ボタン本体４２の内部には、ボタン本体４２の周壁に支持される態様でＤＥＡ２３が取り付けられている。ＤＥＡ２３における基部４１側の主面（第１主面）の中央部には、第２磁気デバイス２９が取り付けられるとともに、ＤＥＡ２３における基部４１側と反対側の主面（第２主面）の中央部には、パッド３０が取り付けられている。基部４１の裏面側（ＤＥＡ２３と反対側）には、第１磁気デバイス２８が取り付けられている。第２磁気デバイス２９及び基部４１における互いに対向する部分には、第１接点４４ａ及び第２接点４４ｂが設けられている。 The DEA 23 is attached to the inside of the button main body 42 so as to be supported by the peripheral wall of the button main body 42. The second magnetic device 29 is attached to the center of the main surface (first main surface) of the DEA 23 on the base 41 side, and the center of the main surface (second main surface) of the DEA 23 opposite to the base 41 side. , A pad 30 is attached. The first magnetic device 28 is attached to the back side of the base 41 (the side opposite to the DEA 23). A first contact 44a and a second contact 44b are provided at opposing portions of the second magnetic device 29 and the base 41.
使用者がボタン本体４２を押し込むと、第１接点４４ａと第２接点４４ｂとが接触して、図示しない電気回路がオフ状態からオン状態に切り替えられる。第１接点４４ａと第２接点４４ｂとが接触したタイミングで、ＤＥＡ２３を上下に振動させるようにＤＥＡ２３に電圧が印加され、ＤＥＡ２３に取り付けられたパッド３０がボタン本体４２を叩く。使用者は、パッド３０がボタン本体４２を叩く振動を感じることにより、電気回路が切り替わったことを感覚的に把握できる。なお、上記構成においては、第１接点４４ａ及び第２接点４４ｂ、並びに基部４１（基材）が第１磁気デバイス２８と第２磁気デバイス２９との間に配置される構成部品となる。 When the user presses the button body 42, the first contact 44a and the second contact 44b come into contact with each other, and the electric circuit (not shown) is switched from the off state to the on state. At the timing when the first contact 44a and the second contact 44b come into contact, a voltage is applied to the DEA 23 so as to vibrate the DEA 23 up and down, and the pad 30 attached to the DEA 23 hits the button body 42. The user can feel that the electric circuit has been switched by feeling the vibration of the pad 30 hitting the button body 42. In the above configuration, the first contact 44a, the second contact 44b, and the base 41 (base) are components arranged between the first magnetic device 28 and the second magnetic device 29.
また、その他の電子機器としては、例えば、使用者に疑似力覚（触感）を提示するハプティクス機器、特許文献１に開示されるダイアフラムバルブ等の駆動装置が挙げられる。なお、ハプティクス機器に適用する場合、ＤＥＡ２３の動作を、使用者に提示する疑似力覚（触感）に効率的に変換できることから、第２磁気デバイス２９は、第１磁気デバイス２８との間に斥力を発生させるように構成されていることが好ましい。 Other electronic devices include, for example, a haptic device that presents a pseudo force sense (tactile sensation) to a user, and a driving device such as a diaphragm valve disclosed in Patent Document 1. When applied to a haptic device, the operation of the DEA 23 can be efficiently converted into a pseudo force sense (tactile sensation) presented to the user. Is preferably generated.
・電子機器の用途等に応じて、基材２０及びＤＥＡ２３の形状等の構成を変更してもよい。また、ＤＥＡ２３を支持する基材２０の支持構造は特に限定されるものではなく、膜状のＤＥＡ２３を備える公知の電子機器に用いられる支持構造を適用できる。例えば、上記実施形態では、ＤＥＡ２３の周縁部分の全周が基材２０に支持されていたが、ＤＥＡ２３の周縁部分の一部が部分的に基材２０に支持される構成であってもよい。 -Configurations, such as a shape of base material 20 and DEA23, may be changed according to the use of electronic equipment, etc. Further, the support structure of the base material 20 supporting the DEA 23 is not particularly limited, and a support structure used for a known electronic device including the film-like DEA 23 can be applied. For example, in the above-described embodiment, the entire periphery of the peripheral portion of the DEA 23 is supported by the base member 20, but a configuration in which a part of the peripheral portion of the DEA 23 is partially supported by the base member 20 may be employed.
Ｓ…空間、１０…ぬいぐるみ、１１…表皮材、１２…鼓動装置、２０…基材、２３…誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ）、２３ａ…第１主面、２３ｂ…第２主面、２７…可動部材、２８…第１磁気デバイス、２９…第２磁気デバイス、３１ａ，３１ｂ…配線、３５…袋体、４１…基部、４２…ボタン本体、４４ａ…第１接点、４４ｂ…第２接点。 S: space, 10: stuffed animal, 11: skin material, 12: beating device, 20: base material, 23: dielectric elastomer actuator (DEA), 23a: first main surface, 23b: second main surface, 27: movable member 28, a first magnetic device, 29, a second magnetic device, 31a, 31b, wiring, 35, a bag, 41, a base, 42, a button body, 44a, a first contact, 44b, a second contact.
Claims (6)
前記誘電エラストマーアクチュエータを支持する基材と、
前記基材に取り付けられた第１磁気デバイスと、
前記誘電エラストマーアクチュエータに取り付けられ、前記第１磁気デバイスとの間に斥力又は引力を発生させる第２磁気デバイスとを備えることを特徴とする電子機器。 An electronic device comprising a film-like dielectric elastomer actuator,
A substrate supporting the dielectric elastomer actuator,
A first magnetic device attached to the substrate,
An electronic apparatus, comprising: a second magnetic device that is attached to the dielectric elastomer actuator and generates a repulsive or attractive force between the dielectric elastomer actuator and the first magnetic device.
The electronic device according to claim 1, wherein the second magnetic device generates a repulsive force between the second magnetic device and the first magnetic device.
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP2018151927A JP2020028189A (en) | 2018-08-10 | 2018-08-10 | Electronic apparatus |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018151927A JP2020028189A (en) | 2018-08-10 | 2018-08-10 | Electronic apparatus |
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Family Applications (1)
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Citations (2)
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-
2018
- 2018-08-10 JP JP2018151927A patent/JP2020028189A/en active Pending
Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2017158485A1 (en) * | 2016-03-14 | 2017-09-21 | Huan Qi | Enhanced electroactive actuator using nonlinear loading techniques |
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