CN108766128A - 旋转半球式盲文点显结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋转半球式盲文点显结构。包括多个单元体，直流电机的输出轴与右圆柱齿轮同轴固定相连，左圆柱齿轮和右圆柱齿轮相啮合形成齿轮副，左圆柱齿轮安装在与特制圆轴同轴所套装的套环上，特制圆轴的上端同轴安装有下圆锥齿轮，半球接触体水平支撑铰接地安装在方体外壳内，半球接触体边缘一侧经轴结构和上圆锥齿轮同轴连接，且上圆锥齿轮轴向沿半球接触体的径向，下圆锥齿轮和上圆锥齿轮相啮合形成锥齿轮副；直流电机运行经齿轮副带动带动特制圆轴转动，再经锥齿轮副带动半球接触体旋转。本发明装置结构紧凑而简单，能够有效实现盲文触点的凸起，用于盲文的触觉显示。
Description
技术领域
本发明涉及了一种盲文显示结构，尤其是涉及了一种依靠旋转半球体表示球面或平面的显示结构，其主要应用于有关盲文阅读器或盲文设备上，属于机械工程领域。
背景技术
由世界卫生组织2010年的统计可以得知，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％。如果能为视觉受损人员提供快速获取信息的机会，能显著改善他们的生活质量。
根据研究表明，目前盲生通过盲文显示装置识字、学习技能和获取信息，触摸阅读速度大于听觉阅读速度。然而大多盲文书籍笨重而又难以随身携带，已经难以跟上如今信息社会的步伐，所以对便携可刷新式的盲文点显器的研究对盲人来说显得极为重要。
传统的盲文显示装置通常采用压电式、记忆合金、电或温度刺激、气动或液动以及其它新型材料驱动等方式。然而大多显示装置要么是造价高昂，不利于推广，要么是装置笨重，不易于携带。因此，急需开发一种新型便宜便携的盲文阅读装置。
发明内容
为了克服现有盲文点字显示装置大多厚重，不易于携带的问题，方便盲人随时随地进行阅读，本发明提出了一种旋转半球式盲文点显结构。
本发明的技术方案是：
本发明包括多个单元体，每个单元体包括方体外壳和安装在方体外壳内的直流电机、左圆柱齿轮、右圆柱齿轮、特制圆轴和下圆锥齿轮，直流电机的输出轴与右圆柱齿轮同轴固定相连，左圆柱齿轮和右圆柱齿轮相啮合形成齿轮副，左圆柱齿轮安装在与特制圆轴同轴所套装的套环上，特制圆轴的上端同轴安装有下圆锥齿轮，半球接触体水平支撑铰接地安装在方体外壳内，半球接触体边缘一侧经轴结构和上圆锥齿轮同轴连接，且上圆锥齿轮轴向沿半球接触体的径向，下圆锥齿轮和上圆锥齿轮相啮合形成锥齿轮副；直流电机运行经齿轮副带动带动特制圆轴转动，再经锥齿轮副带动半球接触体旋转。
所述的半球接触体主体为半球体结构，方体外壳顶端开有通槽，半球接触体靠近通槽安装使得半球接触体在旋转过程中半球体结构的球面能伸出通槽作为盲文点显示；半球接触体的一直径一端固定有凸轴，凸轴上轴壁固定有沿轴向布置的接触凸起条，上圆锥齿轮内圈壁开有卡槽，上圆锥齿轮套装在凸轴上后通过接触凸起条嵌装于卡槽中，使得上圆锥齿轮和凸轴之间同轴同步旋转；
所述的半球接触体的一直径另一端开有孔洞，孔洞和凸轴沿半球体结构的平面上同一直径的径向方向布置，自动伸缩支柱的一端插装到孔洞内，自动伸缩支柱的另一端经支撑弹簧支撑连接到方体外壳开设的平台孔洞上；
所述的半球接触体在设置孔洞和凸轴之间的球面边缘固定有沿径向延伸的压板，方形外壳内部两侧内壁均开有和压板配合的限位槽，半球接触体旋转过程中通过两侧的限位槽阻挡压板进而实现半球接触体在180度范围内的转动角度。
所述上圆锥齿轮上方的方体外壳顶面设有屏幕感应粒，屏幕感应粒包围在上圆锥齿轮的上方，用于作为盲人接触所述盲文显示结构的定位。
所述的特制圆轴为阶梯轴，并且阶梯轴的大端朝下、小端朝上布置，套环套装在特制圆轴的大端上，特制圆轴的小端套装有下圆锥齿轮。
所述的特制圆轴轴壁固定有沿轴向布置的方柱凸起条，套环内圈壁开有卡槽，套环套装在特制圆轴上后通过方柱凸起条嵌装于卡槽中，使得套环和特制圆轴之间同轴同步旋转。
所述的下圆锥齿轮内圈壁开有卡槽，下圆锥齿轮套装在特制圆轴上后通过方柱凸起条嵌装于卡槽中，使得套环和特制圆轴之间同轴同步旋转。
所述的方形外壳内部设置有三层水平平台结构，三层水平平台结构从上到下分别为平台第三层、平台第二层和平台第一层；直流电机安装在平台第一层上；特制圆轴的大端通过下圆锥角接触轴承与轴承盖连接，下圆锥角接触轴承与轴承盖安装在平台第二层；特制圆轴通过上圆锥角接触轴承支撑安装在平台第三层上。
所述的方形外壳的底面开有窗口，窗口处安装下可拆安装板，用于方便将零件与电机等安装入方形外壳内；
所述的方形外壳的侧面开有窗口，窗口处安装侧可拆安装板，用于方便将零件与电机等安装入方形外壳内。
所述的半球接触体上具有压板使其可以在方体平台的卡槽上进行定位以实现半球接触体凸起与平面的两种形态。
所述的特制圆轴通过放置在平台第三层的圆锥角接触轴承进行配合，消除齿轮运转所产生的水平力，防止特制圆轴水平方向偏离原本位置。
本发明有以下有益效果：
本发明利用圆柱齿轮与圆锥齿轮的配合，当电机旋转时，将带动圆柱齿轮的旋转，进而通过圆锥齿轮使半球触摸体进行翻转，实现模拟盲文触点的凸点结构。当半球触摸体开始旋转时，由于卡槽的存在，会停留在平面或凸起半球的状态，从而实现盲文触点的显示作用。
本发明符合盲文点字的排布规则，适合盲文的阅读习惯，有助于提高盲文的阅读质量及其效率。半球翻转控制易于实现，各个盲文触点刷新速度快，而且电机工作时间短，节约能耗，有效地防止工作温度过高的现象发生。
附图说明
图1为本发明的结构装置图。
图2为半球触摸体翻转的传动机构图。
图3为方体外壳主视图。
图4为方体外壳剖视图。
图5为特制圆轴结构示意图。
图6为半球接触体结构示意图。图6(a)为半球接触体的正视图，图6(b)为半球接触体的左视图，图6(c)为半球接触体的右视图。
图7为本发明的动力传输结构组成图。
图8为本发明半球接触体翻滚至凸起状态图。
图9为本发明半球接触体翻滚至平面状态图。
图中：1直流电机、2轴承盖、3下圆锥角接触轴承、4右圆柱齿轮、5左圆柱齿轮、6上圆锥角接触轴承、7特制圆轴、8下圆锥齿轮、9上圆锥齿轮、10半球接触体、11压板、12屏幕感应粒、13限位槽、14平台第三层、15平台第二层、16平台第一层、17正面可拆安装板、18底面可拆安装板、19平台孔洞、20输出轴、22方柱凸起条、23套环、24凸轴、25接触凸起条、26孔洞、27支撑弹簧、28自动伸缩支柱。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，本发明具体实施包括多个以方体外壳及其内部装置为基本的单元体，每个单元体包括方体外壳和安装在方体外壳内的直流电机1、左圆柱齿轮4、右圆柱齿轮5、特制圆轴7和下圆锥齿轮8。
如图2所示，在每个单元体内，直流电机1的输出轴20与右圆柱齿轮4同轴固定相连，左圆柱齿轮4和右圆柱齿轮5相啮合形成齿轮副，左圆柱齿轮5安装在与特制圆轴7同轴所套装的套环23上，特制圆轴7的上端同轴安装有下圆锥齿轮8，半球接触体10通过两端的轴结构水平支撑铰接地安装在方体外壳内，半球接触体10边缘一侧经轴结构和上圆锥齿轮9同轴连接，且上圆锥齿轮9轴向沿半球接触体10的径向，下圆锥齿轮8和上圆锥齿轮9相啮合形成锥齿轮副；尤其是右圆柱齿轮4、左圆柱齿轮5、圆锥齿轮8、圆锥齿轮9均具有一致的内孔，能与外形相同的方柱凸起条22、接触凸起条25相配合。直流电机1运行经齿轮副带动带动套环23和特制圆轴7转动，再经锥齿轮副带动半球接触体10绕上圆锥齿轮9轴向旋转翻转。在半球接触体10进行翻转的同时，利用压板11将半球接触体10在方体平台的卡槽13上定位，实现盲文触点凸起与平面的两种形态。
如图5所示，特制圆轴7为阶梯轴，并且阶梯轴的大端朝下、小端朝上布置，套环23套装在特制圆轴7的大端上，特制圆轴7的小端套装有下圆锥齿轮8。特制圆轴7轴壁固定有沿轴向布置的方柱凸起条22，方柱凸起条22设置于特制圆轴7整条轴上，套环23内圈壁开有卡槽，套环23套装在特制圆轴7上后通过方柱凸起条22嵌装于卡槽中，使得套环23和特制圆轴7之间同轴同步旋转，使套环23与圆轴具有相同的角速度。
如图6所示，半球接触体10主体为半球体结构，半球体结构一侧表面为球面，另一侧表面为平面，方体外壳顶端开有通槽，半球接触体10靠近通槽安装使得半球接触体10在旋转过程中半球体结构的球面能伸出通槽作为盲文点显示；半球接触体10的一直径一端固定有凸轴24，凸轴24上轴壁固定有沿轴向布置的接触凸起条25，接触凸起条25设置于凸轴24整条轴上，上圆锥齿轮9内圈壁开有卡槽，上圆锥齿轮9套装在凸轴24上后通过接触凸起条25嵌装于卡槽中，使得上圆锥齿轮9和凸轴24之间同轴同步旋转，使上圆锥齿轮9与圆轴具有相同的角速度。
如图6和图7所示，半球接触体10的一直径另一端开有孔洞26，孔洞26和凸轴24沿半球体结构的平面上同一直径的径向方向布置，即孔洞26和凸轴24同轴布置，自动伸缩支柱28的一端插装到孔洞26内，用于承担部分半球接触体上所受的力，自动伸缩支柱28和孔洞26为间隙配合，自动伸缩支柱28的另一端经支撑弹簧27支撑连接到方体外壳开设的平台孔洞19上，使得半球接触体10通过凸轴24和自动伸缩支柱28结构绕孔洞26和凸轴24所在直径的铰接在方体外壳中。
在孔洞19内部放置可伸缩的支撑弹簧27，在放松状态下，自动伸缩支柱28会弹出孔洞一段距离，在压缩状态下自动伸缩支柱可以压缩进孔洞内部，用于安装半球接触体时，将自动伸缩支柱28卡入球体内孔26(见图7)内，使球体安装方便实用。
在安装半球接触体时，将自动伸缩支柱28压紧，放入半球接触体，将半球接触体的孔洞26对准自动伸缩支柱28，半球接触体的孔洞与自动伸缩支柱28为间隙配合，然后支撑弹簧27撑起，自动伸缩支柱28插入孔洞26中，将用于承担部分半球接触体上所受的力。
半球接触体10在设置孔洞26和凸轴24之间的球面边缘固定有沿径向延伸的压板11，方形外壳内部两侧内壁均开有和压板11配合的限位槽13，半球接触体10旋转过程中通过两侧的限位槽13阻挡压板11进而实现半球接触体10在180度范围内的转动角度。半球接触体10上具有压板11使其可以在方体平台的限位槽13上进行定位，以，实现凸起与平面的两种形态。
上圆锥齿轮9上方的方体外壳顶面设有屏幕感应粒12，屏幕感应粒12包围在上圆锥齿轮9的上方，用于作为盲人接触盲文显示结构的定位。具体实施中，将屏幕感应粒12设置在该位置，能够掩盖上圆锥齿轮9的凸起，同时也能让盲人清楚了解发明屏幕上的盲文点所在。
下圆锥齿轮8内圈壁开有卡槽，下圆锥齿轮8套装在特制圆轴7上后通过方柱凸起条22嵌装于卡槽中，使得套环23和特制圆轴7之间同轴同步旋转。
如图3和图4所示，方形外壳内部设置有三层水平平台结构，三层水平平台结构从上到下分别为平台第三层14、平台第二层15和平台第一层16；直流电机1安装在平台第一层16上；特制圆轴7的大端通过下圆锥角接触轴承3与轴承盖2连接，通过下圆锥角接触轴承3与轴承盖2支撑施加竖直支撑力，下圆锥角接触轴承3与轴承盖2安装在平台第二层15，下圆锥角接触轴承3与平台第二层15卡牢，轴承盖2固定在平台第二层15，轴承盖2在下方将下圆锥角接触轴承3压紧；特制圆轴7通过上圆锥角接触轴承6支撑安装在平台第三层14上，特制圆轴7和放置在平台第三层14的上圆锥角接触轴承6进行配合，以消除齿轮运转所产生的水平力，防止特制圆轴7水平方向偏离原本位置。
如图4所示，方形外壳的底面开有窗口，窗口处安装下可拆安装板18，用于方便将零件与电机等安装入方形外壳内。方形外壳的侧面开有窗口，窗口处安装侧可拆安装板17，用于方便将零件与电机等安装入方形外壳内。
上圆锥齿轮9与半球接触体10上的凸轴24过盈配合。
圆柱齿轮5与下圆锥齿轮8分别与特制圆轴7之间为过盈配合。
如图1所示，半球模拟盲文凸点是以一个方块为基本单元，可以按设计需求将有限个方块单元组合在一起再利用电子控制系统对各个电机进行操控，便可实现一行盲文的刷新显示或一整面盲文的刷新显示。
本发明利用半球翻转过程中球面与平面的交替实现盲文的显示，由于有卡槽的存在，所以只需对直流电机通正向电或反向电流即可实现球面的翻转，并在固定位置上实现自锁。
本发明的工作过程如下：
图2所示为本发明的基本传动结构。
当半球模拟机构是平面状态时，通过给直流电机1通电，电机开始旋转，带动其轴连接的齿轮4开始旋转，齿轮4带动齿轮5旋转，而圆柱齿轮5内孔与特制圆轴7有特殊配合，所以特制圆轴7被带动一起进行旋转，装于上方的圆锥齿轮8同步旋转，即圆柱齿轮5、特制圆轴7、圆锥齿轮8都同步旋转。而圆锥齿轮8与圆锥齿轮9相啮合，且圆锥齿轮9内孔与半球接触体10突出圆轴25(见图6)相配合，故半球接触体10将进行翻转运动，半球接触体10的进行翻转运动时以自动伸缩支柱28的轴心为旋转轴，且边上有压板11与方体内部卡槽13进行有轨周向运动，将半球接触体10限制在轨道上。
此时半球接触体10翻转接近180°，实现球面向上的形态，压板11运动到方体内部卡槽13的尽头并被卡住，即形成盲文触点的突起，如图8所示。
当给电机通反向电流时，电机反方向旋转，压板11运动到方体内部卡槽13的另一个尽头并实现卡死，半球接触体10实现平面向上即实现盲文触点的另一种状态，如图9所示。
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 (8)
1.一种旋转半球式盲文点显结构，其特征在于：包括多个单元体，每个单元体包括方体外壳和安装在方体外壳内的直流电机(1)、左圆柱齿轮(4)、右圆柱齿轮(5)、特制圆轴(7)和下圆锥齿轮(8)，直流电机(1)的输出轴(20)与右圆柱齿轮(4)同轴固定相连，左圆柱齿轮(4)和右圆柱齿轮(5)相啮合形成齿轮副，左圆柱齿轮(5)安装在与特制圆轴(7)同轴所套装的套环(23)上，特制圆轴(7)的上端同轴安装有下圆锥齿轮(8)，半球接触体(10)水平支撑铰接地安装在方体外壳内，半球接触体(10)边缘一侧经轴结构和上圆锥齿轮(9)同轴连接，且上圆锥齿轮(9)轴向沿半球接触体(10)的径向，下圆锥齿轮(8)和上圆锥齿轮(9)相啮合形成锥齿轮副；直流电机(1)运行经齿轮副带动带动特制圆轴(7)转动，再经锥齿轮副带动半球接触体(10)旋转。
2.根据权利要求1所述的一种旋转半球式盲文点显结构，其特征在于：所述的半球接触体(10)主体为半球体结构，方体外壳顶端开有通槽，半球接触体(10)靠近通槽安装使得半球接触体(10)在旋转过程中半球体结构的球面能伸出通槽作为盲文点显示；半球接触体(10)的一直径一端固定有凸轴(24)，凸轴(24)上轴壁固定有沿轴向布置的接触凸起条(25)，上圆锥齿轮(9)内圈壁开有卡槽，上圆锥齿轮(9)套装在凸轴(24)上后通过接触凸起条(25)嵌装于卡槽中，使得上圆锥齿轮(9)和凸轴(24)之间同轴同步旋转；
所述的半球接触体(10)的一直径另一端开有孔洞(26)，孔洞(26)和凸轴(24)沿半球体结构的平面上同一直径的径向方向布置，自动伸缩支柱(28)的一端插装到孔洞(26)内，自动伸缩支柱(28)的另一端经支撑弹簧(27)支撑连接到方体外壳开设的平台孔洞(19)上；
所述的半球接触体(10)在设置孔洞(26)和凸轴(24)之间的球面边缘固定有沿径向延伸的压板(11)，方形外壳内部两侧内壁均开有和压板(11)配合的限位槽(13)，半球接触体(10)旋转过程中通过两侧的限位槽(13)阻挡压板(11)进而实现半球接触体(10)在180度范围内的转动角度。
3.根据权利要求2所述的一种旋转半球式盲文点显结构，其特征在于：
所述上圆锥齿轮(9)上方的方体外壳顶面设有屏幕感应粒(12)，屏幕感应粒(12)包围在上圆锥齿轮(9)的上方，用于作为盲人接触所述盲文显示结构的定位。
4.根据权利要求2所述的一种旋转半球式盲文点显结构，其特征在于：
所述的特制圆轴(7)为阶梯轴，并且阶梯轴的大端朝下、小端朝上布置，套环(23)套装在特制圆轴(7)的大端上，特制圆轴(7)的小端套装有下圆锥齿轮(8)。
5.根据权利要求2所述的一种旋转半球式盲文点显结构，其特征在于：
所述的特制圆轴(7)轴壁固定有沿轴向布置的方柱凸起条(22)，套环(23)内圈壁开有卡槽，套环(23)套装在特制圆轴(7)上后通过方柱凸起条(22)嵌装于卡槽中，使得套环(23)和特制圆轴(7)之间同轴同步旋转。
6.根据权利要求2所述的一种旋转半球式盲文点显结构，其特征在于：
所述的下圆锥齿轮(8)内圈壁开有卡槽，下圆锥齿轮(8)套装在特制圆轴(7)上后通过方柱凸起条(22)嵌装于卡槽中，使得套环(23)和特制圆轴(7)之间同轴同步旋转。
7.根据权利要求1所述的一种半球旋转式触觉显示装置，其特征在于：
所述的方形外壳内部设置有三层水平平台结构，三层水平平台结构从上到下分别为平台第三层(14)、平台第二层(15)和平台第一层(16)；直流电机(1)安装在平台第一层(16)上；特制圆轴(7)的大端通过下圆锥角接触轴承(3)与轴承盖(2)连接，下圆锥角接触轴承(3)与轴承盖(2)安装在平台第二层(15)；特制圆轴(7)通过上圆锥角接触轴承(6)支撑安装在平台第三层(14)上。
8.根据权利要求1所述的一种半球旋转式触觉显示装置，其特征在于：
所述的方形外壳的底面开有窗口，窗口处安装下可拆安装板(18)，用于方便将零件与电机等安装入方形外壳内；
所述的方形外壳的侧面开有窗口，窗口处安装侧可拆安装板(17)，用于方便将零件与电机等安装入方形外壳内。
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