CN108735048B - 电磁驱动凸轮自锁连杆传动的盲文显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电磁驱动凸轮自锁连杆传动的盲文显示装置。包括主要由电磁驱动机构、凸轮自锁机构、连杆传动机构、壳体和针帽构成的触针显示组件；电磁驱动机构安装在壳体的底部，电磁驱动机构经凸轮自锁机构与连杆传动机构相联，连杆传动机构连接安装在壳体上部，针帽安装连接到连杆传动机构，针帽上端伸出壳体，连杆传动机构带动针帽上下移动在壳体顶面形成用于盲文显示的触点运动。本发明实现盲文触点的复位，通过凸轮型曲面可以形成盲文触点的机械自锁，可无需持续供电，响应时间短，功耗低，可靠性高，能够实现可刷新的盲文显示。

Description

电磁驱动凸轮自锁连杆传动的盲文显示装置

技术领域

本发明涉及了一种盲文显示装置，尤其是涉及了一种电磁驱动凸轮自锁连杆传动的盲文显示装置，便于视觉障碍人士和弱视群体携带，主要用于阅读盲文以及学习盲文。

背景技术

人类失去视觉后会丧失70％的信息接收渠道，盲人是残疾人中最困难的群体之一。据2010年世界卫生组织统计数据显示，全世界视力受损的人约有2.85亿，这其中盲人有3900万，其余均是不同程度的低视力者。而中国则拥有世界上最大的盲人群体(825万)，约占全世界盲人总数的21％。这是一个数量庞大，特别需要帮助的群体。

盲人因为视觉系统受损，像普通人一样用双眼去阅读、学习是做不到的。他们只能靠听觉、触觉和剩余微弱的视力去感知这个世界[2]。有限的获取外部信息的能力和方式使得阅读和学习世界对盲人来说是一个极其困难的事情。盲人通常只能进行听力阅读和触摸阅读[3]。听力阅读虽然方便，但存在相关音频资料少，长期使用可能导致盲人听力受损的缺点。而手指的触觉能使盲人具有更快的阅读速度以及更清晰地信息辨别度，使用比较广泛。因此触觉阅读是盲人获得信息的主要途径。

虽然盲人可以通过触觉阅读进行学习，但是盲文书籍制作困难，成本高，而且又比较笨重，携带十分不方便。不仅如此，一本盲文书籍能够容纳的知识量相对比较少，更新速度远远不及现在科技的发展。长期以往，盲人只会越来越成为弱势群体。因此，盲文显示装置的设计符合时下盲人的需要。

发明内容

为了减少盲人阅读盲文的成本，增加盲文的阅读效率，本发明提出了一种电磁驱动凸轮自锁连杆传动的盲文显示装置。本发明实现了盲文点的显示以及可刷新的要求，在一定程度上能够满足盲人阅读的需要。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明包括主要由电磁驱动机构、凸轮自锁机构、连杆传动机构、壳体和针帽构成的触针显示组件；电磁驱动机构安装在壳体的底部，电磁驱动机构经凸轮自锁机构与连杆传动机构相联，连杆传动机构连接安装在壳体上部，针帽安装连接到连杆传动机构，针帽上端伸出壳体，连杆传动机构带动针帽上下移动在壳体顶面形成用于盲文显示的触点运动。

所述的电磁驱动机构包括铁芯、线圈和伸缩件；壳体底面设有驱动轴耳，铁芯的一端铰接在壳体底面的驱动轴耳上，铁芯另一端为长轴，长轴上缠绕套装线圈，线圈套入伸缩件一端的内孔，伸缩件的另一端与凸轮自锁机构的摆杆中部铰接；所述的凸轮自锁机构包括凸轮架、托架和摆杆；托架固定在壳体的内侧壁，凸轮架固定在托架上，壳体底面设有支撑轴耳，摆杆的下端铰接在壳体底面的支撑轴耳上，凸轮架中间开有内槽，摆杆的上端分别穿过托架后穿设安装于凸轮架的内槽，摆杆的上端向上穿出内槽后和传动机构的顶杆下端铰接；所述的连杆传动机构包括顶针、支撑件、顶杆、中间轴；壳体内侧壁设有侧面轴耳，支撑件一端铰接在壳体的侧面轴耳上，支撑件另一端和顶针铰接安装，顶针上端安装针帽；支撑件底部中间固定有中部轴耳，顶杆的上端与支撑件的中部轴耳铰接。

所述的支撑件上开设有沿自身长度方向的长槽，顶针的底端嵌装在长槽，顶针的底端能沿长槽滑移并在长槽中转动。

所述的顶针上端固接针帽，针帽上端伸出壳体顶面开设的通孔。

所述凸轮架上部两侧有左突起块和右突起块，左突起块相比右突起块更靠近壳体的内侧壁，左突起块和右突起块之间的凸轮架上表面形成凸轮型曲面，所述的顶杆的下端通过中间轴与摆杆铰接，中间轴通过轴承支撑在左突起块和右突起块之间的凸轮型曲面上；通过左突起块和右突起块对中间轴在凸轮架中的来回摆动移动进行限位；靠近左突起块的凸轮型曲面为左侧曲面，靠近右突起块的凸轮型曲面为右侧曲面，左侧曲面和右侧曲面均为下凹弧形曲面，左侧曲面和右侧曲面之间通过上凸弧形曲面过渡，左侧曲面的底部高于右侧曲面的底部，左侧曲面和右侧曲面之间的上凸弧形曲面顶部高于左侧曲面的底部，从而使得同时通过凸轮型曲面对中间轴在凸轮架中的来回摆动移动的位置进行自锁和解锁。

其中，左侧曲面形状与摆杆的运动轨迹相同，用于锁住顶杆，右侧曲面低于摆杆运动轨迹，用于解锁顶杆。

本发明通过上述电磁驱动机构、凸轮自锁机构和连杆传动机构(III)之间的结构设计和配合关系实现针帽自锁和解锁的触点运动。

所述的内槽为条形槽，并布置在凸轮型曲面的中间。

所述的盲文显示装置包括多个触针显示组件，多个触针显示组件以盲文点阵列方式安装在壳体中，使得各个触针显示组件顶端的针帽组成盲文点排列。

本发明有以下有益效果：

本发明利用了法拉第电磁感应效应，给线圈通电后，螺管式电磁铁产生推力，通过连杆传动，实现盲文触点的凸起，给线圈通入反向电流后，螺管式电磁铁产生吸力，通过连杆传动，实现盲文触点的复位。

本发明采用电磁驱动，响应时间短、功耗低、可靠性高。

本发明在通电实现盲文触点的凸起后可以断电，无需持续供电，触点和连杆通过凸轮型曲面可以形成盲文触点的机械自锁，能够实现可刷新的盲文显示。

附图说明

图1为本发明的一方单个盲文触点凸起时的示意图。

图2为本发明的一方单个盲文触点复位时的示意图。

图3为本发明的壳体示意图。

图4为本发明的各机构连接示意图。

图5为本发明的电磁驱动机构爆炸图。

图6为本发明的凸轮示意图。

图7为本发明的凸轮自锁机构示意图。

图8为本发明的支撑件示意图。

图9为本发明的一方整体示意图。

图中：I电磁驱动机构、II凸轮自锁机构、III连杆传动机构、1壳体、2针帽、3顶针、4支撑件、5顶杆、6中间轴、7凸轮、8托架、9摆杆、10伸缩件、11线圈、12铁芯、13驱动轴耳、14支撑轴耳、15内槽、16中部轴耳、17侧面轴耳、18长槽、19左突起块、20右突起块、21左侧曲面、22右侧曲面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图9所示，本发明具体实施包括主要由电磁驱动机构I、凸轮自锁机构II、连杆传动机构III、壳体1和针帽2构成的触针显示组件；电磁驱动机构I安装在壳体1的底部，电磁驱动机构I经凸轮自锁机构II与连杆传动机构III相联，连杆传动机构III连接安装在壳体1上部，针帽2安装连接到连杆传动机构III，针帽2上端伸出壳体1顶面开设的通孔，连杆传动机构III带动针帽2上下移动在壳体1顶面形成用于盲文显示的触点运动。

如图1、图2、图9所示，本发明包括壳体1、针帽2、顶针3、支撑件4、顶杆5、中间轴6、凸轮7、托架8、摆杆9、伸缩件10、线圈11、铁芯12。如图1所示，壳体1分两层，中间一层隔板，电磁驱动机构Ⅰ位于壳体1底层底面上，电磁驱动机构Ⅰ通过连杆传递动力；凸轮自锁机构Ⅱ固定于壳体1侧面；连杆传动机构Ⅲ穿过凸轮7与顶针3相连，顶针3与针帽2固连。

给电磁驱动机构Ⅰ通电后产生动力，通过连杆传动机Ⅲ构使得顶针3上下运动，从而带动针帽2上下移动以实现盲文触点的凸起和复位，在盲文触点凸起的同时，通过凸轮自锁机构Ⅱ实现盲文触点的机械自锁。

如图3、图4、图5所示，电磁驱动机构I包括铁芯12、线圈11和伸缩件10；壳体1底面设有驱动轴耳13和支撑轴耳14，铁芯12的一端铰接在壳体1底面的驱动轴耳13上，铁芯12与驱动轴耳13构成转动副；铁芯12另一端为长轴，长轴上缠绕套装线圈11，线圈11套入伸缩件10一端的内孔，伸缩件10的另一端与凸轮自锁机构II的摆杆9中部的圆孔铰接，伸缩件10和摆杆9构成转动副。

如图6、图7所示，凸轮自锁机构II包括凸轮架7、托架8和摆杆9；托架8固定在壳体1的内侧壁，凸轮架7固定在托架8上，壳体1底面设有支撑轴耳14，支撑轴耳14相比驱动轴耳13更靠近壳体1的内侧壁，摆杆9的下端铰接在壳体1底面的支撑轴耳14上，摆杆9与支撑轴耳14构成转动副，凸轮架7中间开有内槽15，摆杆9的上端分别穿过托架8后穿设安装于凸轮架7的内槽15，摆杆9的上端向上穿出内槽15后和传动机构III的顶杆5下端铰接。

如图4、图8所示，连杆传动机构III包括顶针3、支撑件4、顶杆5、中间轴6；壳体1内侧壁设有侧面轴耳17，支撑件4一端铰接在壳体1的侧面轴耳17上，支撑件4和侧面轴耳17构成转动副，支撑件4另一端和顶针3铰接安装，支撑件4上开设有沿自身长度方向的长槽18，顶针3的底端嵌装在长槽18，顶针3的底端能沿长槽18滑移并在长槽18中转动。顶针3上端固接针帽2，针帽2上端伸出壳体1顶面开设的通孔。支撑件4底部中间固定有中部轴耳16，顶杆5的上端与支撑件4的中部轴耳16铰接，顶杆5与支撑件4构成转动副。

凸轮架7上部两侧有左突起块19和右突起块20，左突起块19相比右突起块20更靠近壳体1的内侧壁，左突起块19和右突起块20之间的凸轮架7上表面形成凸轮型曲面，内槽15为条形槽，布置在凸轮型曲面的中间，顶杆5的下端通过中间轴6与摆杆9铰接，顶杆5与摆杆9构成转动副；中间轴6通过轴承支撑在左突起块19和右突起块20之间的凸轮型曲面上；通过左突起块19和右突起块20对中间轴6在凸轮架7中的来回摆动移动进行限位；靠近左突起块19的凸轮型曲面为左侧曲面21，靠近右突起块20的凸轮型曲面为右侧曲面22，左侧曲面21和右侧曲面22均为下凹弧形曲面，左侧曲面21和右侧曲面22之间通过上凸弧形曲面过渡，左侧曲面21的底部高于右侧曲面22的底部，左侧曲面21和右侧曲面22之间的上凸弧形曲面顶部高于左侧曲面21的底部，从而使得同时通过凸轮型曲面对中间轴6在凸轮架7中的来回摆动移动的位置进行自锁和解锁。

本发明通过上述电磁驱动机构I、凸轮自锁机构II和连杆传动机构III之间的结构设计和配合关系实现针帽2自锁和解锁的触点运动，具体是：

摆杆9的中间轴6通过轴承支撑位于凸轮架7的左侧曲面21时，针帽2突出壳体1的顶面，顶杆5处于自锁状态，无需给线圈11持续供电，针帽2位于上位，可以用于呈现出盲文。

当需要解锁，电磁驱动机构I中的线圈11持续供电，使得摆杆9朝向壳体1壁面摆动，推动摆杆9的中间轴6朝向右侧曲面22移动，由于右侧曲面22的底部低于左侧曲面21的底部，使得针帽2下降并降到壳体1的顶面以下，针帽2位于下位，可以用于呈现出盲文。

具体实施中，盲文显示装置包括多个触针显示组件，多个触针显示组件以盲文点阵列方式安装在壳体1中，使得各个触针显示组件顶端的针帽2组成盲文点排列。

具体实施中，为了使盲文触点凸起时超过壳体1顶面的距离符合标准，连杆传动机构Ⅲ的安装必须符合精度要求。

如图1、图9所示，盲文触针针帽的形状一般为半球形或抛物面形，且点距与方距都有相应标准，一方的盲文触针组包含4*2个盲文触针，每个盲文触针均连接着各自的电磁驱动机构Ⅰ、凸轮自锁机构Ⅱ以及连杆传动机构Ⅲ。具体实施中，通过给不同的盲文触针组通电来实现盲文字符的显示。

本发明利用了电磁感应效应，给线圈通电后，螺管式电磁铁产生推力，通过连杆传动，实现盲文触点的凸起，给线圈通入反向电流后，螺管式电磁铁产生吸力，通过连杆传动，实现盲文触点的复位，从而以不同盲文触点的凸显形式表达不同的盲文字符。

电路接通后，线圈11中形成电流，线圈11与其包含着的铁芯12形成产生磁力的电磁铁，从而给连杆机构Ⅲ动力源，使顶针3带动针帽2向上移动。

给电路通以反向电流后，顶针3带动针帽2复位。

本发明的工作过程如下：

图1、图2所示为单针驱动结构。通过给线圈11通电，线圈11中形成电流，线圈11与其包含着的铁芯12形成产生磁力的电磁铁，此时上端为S极，下端为N极，摆杆9是一个经过加工的永磁铁，下端为N极，上端为S极，根据同性相斥，异性相吸的原理，铁芯12轴向上给予摆杆9吸力，从而使摆杆9绕着下端连接着的支撑轴耳14向左摆动，从而与摆杆9相连的中间轴6带动顶杆5沿着凸轮左侧曲面21滑动，在顶杆5给予的力的作用下支撑件4绕着侧面轴耳17向上转动，从而使得顶针3带动针帽2向上移动，此时针帽2凸起。此时断开电流，针帽2也不会落下，因为即使盲人用手按摸，支撑件4给予顶杆5的力仍然沿着顶杆5的轴向，，使得顶杆5有斜向左运动的趋势，而此时顶杆斜向左与凸轮7曲面接触，凸轮7被托架8完全固定，从而形成整个结构的自锁。

通过给线圈11反向通电，线圈11中形成电流，线圈11与其包含着的铁芯12成产生磁力的电磁铁，此时上端为N极，下端为S极，摆杆9是一个经过加工的永磁铁，下端为N极，上端为S极，根据同性相斥，异性相吸的原理，铁芯12轴向上给予摆杆9推力，从而使摆杆9绕着下端连接着的支撑轴耳14向右摆动，从而与摆杆9相连的中间轴6带动顶杆5沿着凸轮右侧曲面22向右滑动，在顶杆5给予的力的作用下支撑件4绕着侧面轴耳17向下转动，从而使得顶针3带动针帽2向下移动，此时针帽2完全缩入壳体1，盲文触针复位。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电磁驱动凸轮自锁连杆传动的盲文显示装置，其特征在于：包括主要由电磁驱动机构（I）、凸轮自锁机构（II）、连杆传动机构（III）、壳体（1）和针帽（2）构成的触针显示组件；电磁驱动机构（I）安装在壳体（1）的底部，电磁驱动机构（I）经凸轮自锁机构（II）与连杆传动机构（III）相联，连杆传动机构（III）连接安装在壳体（1）上部，针帽（2）安装连接到连杆传动机构（III），针帽（2）上端伸出壳体（1），连杆传动机构（III）带动针帽（2）上下移动在壳体（1）顶面形成用于盲文显示的触点运动；

所述的电磁驱动机构（I）包括铁芯（12）、线圈（11）和伸缩件（10）；壳体（1）底面设有驱动轴耳（13），铁芯（12）的一端铰接在壳体（1）底面的驱动轴耳（13）上，铁芯（12）另一端为长轴，长轴上缠绕套装线圈（11），线圈（11）套入伸缩件（10）一端的内孔，伸缩件（10）的另一端与凸轮自锁机构（II）的摆杆（9）中部铰接；

所述的凸轮自锁机构（II）包括凸轮架（7）、托架（8）和摆杆（9）；托架（8）固定在壳体（1）的内侧壁，凸轮架（7）固定在托架（8）上，壳体（1）底面设有支撑轴耳（14），摆杆（9）的下端铰接在壳体（1）底面的支撑轴耳（14）上，凸轮架（7）中间开有内槽（15），摆杆（9）的上端分别穿过托架（8）后穿设安装于凸轮架（7）的内槽（15），摆杆（9）的上端向上穿出内槽（15）后和传动机构（III）的顶杆（5）下端铰接；

所述的连杆传动机构（III）包括顶针（3）、支撑件（4）、顶杆（5）、中间轴（6）；壳体（1）内侧壁设有侧面轴耳（17），支撑件（4）一端铰接在壳体（1）的侧面轴耳（17）上，支撑件（4）另一端和顶针（3）铰接安装，顶针（3）上端安装针帽（2）；支撑件（4）底部中间固定有中部轴耳（16），顶杆（5）的上端与支撑件（4）的中部轴耳（16）铰接；

所述凸轮架（7）上部两侧有左突起块（19）和右突起块（20），左突起块（19）相比右突起块（20）更靠近壳体（1）的内侧壁，左突起块（19）和右突起块（20）之间的凸轮架（7）上表面形成凸轮型曲面，所述的顶杆（5）的下端通过中间轴（6）与摆杆（9）铰接，中间轴（6）通过轴承支撑在左突起块（19）和右突起块（20）之间的凸轮型曲面上；通过左突起块（19）和右突起块（20）对中间轴（6）在凸轮架（7）中的来回摆动移动进行限位；靠近左突起块（19）的凸轮型曲面为左侧曲面（21），靠近右突起块（20）的凸轮型曲面为右侧曲面（22），左侧曲面（21）和右侧曲面（22）均为下凹弧形曲面，左侧曲面（21）和右侧曲面（22）之间通过上凸弧形曲面过渡，左侧曲面（21）的底部高于右侧曲面（22）的底部，左侧曲面（21）和右侧曲面（22）之间的上凸弧形曲面顶部高于左侧曲面（21）的底部，从而使得同时通过凸轮型曲面对中间轴（6）在凸轮架（7）中的来回摆动移动的位置进行自锁和解锁；

所述的内槽（15）为条形槽，并布置在凸轮型曲面的中间。

2.根据权利要求1所述的一种电磁驱动凸轮自锁连杆传动的盲文显示装置，其特征在于：所述的支撑件（4）上开设有沿自身长度方向的长槽（18），顶针（3）的底端嵌装在长槽（18），顶针（3）的底端能沿长槽（18）滑移并在长槽（18）中转动。

3.根据权利要求1所述的一种电磁驱动凸轮自锁连杆传动的盲文显示装置，其特征在于：所述的顶针（3）上端固接针帽（2），针帽（2）上端伸出壳体（1）顶面开设的通孔。

4.根据权利要求1所述的一种电磁驱动凸轮自锁连杆传动的盲文显示装置，其特征在于：所述的盲文显示装置包括多个触针显示组件，多个触针显示组件以盲文点阵列方式安装在壳体（1）中，使得各个触针显示组件顶端的针帽（2）组成盲文点排列。