DE10306230B4 - Taktiles Display zur Darstellung von Brailleschrift und ertastbaren Grafiken sowie Baustein für ein derartiges Display - Google Patents

Abstract

Taktiles Display zur Darstellung von Brailleschrift und ertastbaren Grafiken bestehend aus einer Vielzahl von in einer Lochplatte beweglichen Stiften, die in einem durch ein Rechnerprogramm frei bestimmbares Muster ertastbar sind, wobei die Stifte mittels Aktuatoren heb- und senkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass am Aktuator (6) ein erstes Koppelelement (2a, 4a) für jeden Stift (1) angeordnet ist, das formschlüssig am jeweiligen Stift (1) eingreift, um die Stifte (1) beim Anheben des Aktuators (6) unabhängig voneinander zu bewegen, dass ein zweites Koppelelement (2b, 4b) für jeden Stift (1) an einer unterhalb einer Tastebene angeordneten Führungsplatte (5) befestigt ist, welches formschlüssig am jeweiligen Stift (1) eingreift, um die Stifte (1) in einer angehobenen Stellung zu arretieren, und dass die ersten und zweiten Koppelelemente als Piezobiegeelemente ausgestaltet sind.

Description

• Die Erfindung betrifft ein taktiles Display zur Darstellung von Brailleschrift und ertastbaren Grafiken bestehend aus einer Vielzahl von in einer Lochplatte beweglichen Stiften, die in einem bestimmbaren Muster ertastbar gemacht werden können. Dabei soll das Display als Anzeigegerät für Computersysteme genutzt werden können. Ferner betrifft die Erfindung einen Baustein für ein derartigen Display.
• Aus US 4633121 A ist die Funktionsweise herkömmlicher Ausgabegeräte (Zeilen) zur Erkennung von Brailleschrift bekannt. Dabei werden horizontal ausgerichtete Piezobiegeelemente, die an einem Ende mit der elektrischen Energieversorgung verbunden sind und an deren anderem Ende der zu bewegende Stift aufgesetzt ist, durch Anlegen einer elektrischen Spannung nach unten bzw. nach oben ausgelenkt. Die Stifte, die zum Ertasten der Brailleschrift dienen, werden so ein Stück aus der Lochmaske herausgehoben oder komplett in ihr versenkt. Wie aus Produktbeschreibungen zum Beispiel der KGS Corporation, Japan hervorgeht, werden acht solcher Piezobiegeelemente und Stifte zu einem Baumodul zusammen gefasst und dann wieder in verschiedener Anzahl zu Reihen (Braillezeilen) zusammengesteckt.
• Des Weiteren beschreibt US 2002/106614 A1 ein reversibles, taktiles Display, bei dem die einzelnen zu ertastenden Punkte aus einer elastischen Kunststofffolie bestehen, die durch Luftzufuhr von unten an den gewünschten Stellen zum Auswölben gebracht wird.
• Gegenstand der Erfindung in DE 3920386 A1 ist ein taktiler Bildschirm für Brailleschrift bestehend aus einer Arbeitsplatte aus mehreren nebeneinanderliegenden Streifen, wobei die Streifen z.B. eine übliche Braillezeile enthalten können. Die Stiftarretierung geschieht durch Hochheben eines jeden Stiftes und durch gleichzeitiges Schieben des Stiftunterteils aus der konstruktiven Achse und durch Aufsetzen auf eine Hinterschneidung. Der Stiftantrieb geschieht durch einen Kamm auslenkbarer Piezobiegeelemente, der unter der gesamten Konstruktion entlang fahren kann.
• GB 2009992 A beschreibt ein Display folgenden Aufbaus: Zwischen zwei starren Platten mit Bohrungen ist eine Neoprenschicht geklemmt, die entsprechend der Bohrungen von Stiften durchstoßen wird. Danach besitzt die Neoprenschicht an den Stellen der Bohrungen ebenfalls Löcher in denen die Stifte durch die elastische Verformung der Neoprenschicht in ihrer Position gehalten werden. Zum Aus- oder Einfahren der Stifte wird ein Schlitten mit Aktoren verwendet, die eine begrenzte Zahl von Stiften in eine neue Position bringen kann. Dieser Schlitten kann dann an unterschiedlichen Stellen der Platte eingesetzt werden.
• In DE 38 12 028 C2 werden in einer Matrix angeordnete Stifte durch den Stiften zugeordnete Kugeln gehoben. Dabei werden die Kugeln durch Spalten- und Zeilenschieber bewegt. Durch einen Zeilenschieber werden alle Kugeln der dazugehörenden Zeile in eine Verschiebeposition gebracht. Die Stifte der Zeile sind nun versenkt und nicht ertastbar. Durch Bewegen der Spaltenschieber kann die Position der Kugeln einzelner Spalten geändert werden. Danach schiebt der Zeilenschieber die Kugeln wieder zurück. Wird die Kugel unter einen Stift geschoben, so ist der Stift oben und somit ertastbar, wird die Kugel neben dem Stift bewegt, so bleibt der Stift unten und ist gelöscht und nicht ertastbar.
• WO 02/080134 A1 beschreibt ein Display folgenden Aufbaus: In einer gelochten, feststehenden Platte werden die zu ertastenden Stifte geführt. In der gewünschten Position werden diese Stifte mit der genannten Platte über Form- oder Reibschluss fixiert. Diese Fixierung wird über ringförmige Elemente erreicht, die aus Piezoelementen oder einer gelartigen Substanz hergestellt werden. Diese Ringelemente ändern den Durchmesser und klemmen damit den Stift in der gewünschten Position. Die Bewegung der Stifte wird über eine gemeinsame, bewegliche Platte realisiert auf der alle Stifte aufliegen, und gemeinsam in eine höhere Position gefahren werden. Beim Absenken der Platte werden die Stifte in der gewünschten Höhe fixiert. Als weitere Variante wird das Ansteuern der Stifte über Magnetspulen beschrieben. Hierbei können die Stifte einzeln aus ihrer Position bewegt werden.
• US 4772205 beschreibt ein Patent, bei dem in der Displayoberfläche Kugeln ertastet werden. Die Ansteuerung der Kugeln geschieht wie folgt. Eine Platte wird über eine Exenterscheibe in der Höhe verschoben. Auf dieser Platte sind Magnetspulen angebracht. Damit können selektiv Stifte fixiert werden und bei Bewegung der Platte mit in eine höhere Position genommen werden. Diese Stifte drücken Kugeln in eine höhere Position, und können somit ertastet werden. Wird die Platte abgesenkt, werden alle Stifte wieder in die untere Position gefahren.
• Nachteile zum Stand der Technik
• Mit der in US 4633121 A beschriebenen Technik ist der Zusammenbau einer Braillezeile sowie der eines flächigen Display nur eingeschränkt möglich, da sich aus der Anordnung der Aktorik für Flächen eine große Gesamtbauhöhe des Gerätes ergibt.
• Zudem ist es durch die Eigenschaften der Piezobiegeelemente nur möglich, die Punkte in zwei Höhenstufen, ausgefahren oder eingefahren, darzustellen. Eine Graustufendarstellung, die die Wahrnehmung für den Tastenden verstärkt, ist hier sowie in US 2002/106614 A1 und DE 3920386 A1 nicht möglich.
• Bei DE 3920386 A1 muss außerdem zur Erneuerung der Anzeige im Gegensatz zu dieser Erfindung der gesamte Anzeigenbereich gelöscht und mit der neuen Information wieder aufgebaut werden. Dies verlängert die Reaktionszeit der Anzeige deutlich, und macht es unmöglich einen blinkenden Cursor unter einem stehenden Bild darzustellen.
• Weitere Nachteile der im Wesentlichen in US 4633121 A vorgestellten Erfindung ist, dass die Piezobiegeelemente nicht über die Kraft verfügen, um die Reibung an einer eventuellen Dichtfläche zusätzlich zu normalen Betriebskraft zu überwinden. Somit ist eine Dichtfläche in diesen Geräten nicht vorhanden und Schmutz kann ungehindert eindringen. Deshalb sind regelmäßig Wartungen nötig, die für den Anwender zusätzliche Kosten bringen.
• Die in GB 2009992 A beschriebene Erfindung hat den Nachteil, immer nur eine kleine Anzahl Stifte auf einmal manipulieren zu können. Des Weiteren werden die Stifte lediglich durch die Reibung zwischen Neopren und Stift in ihrer Position gehalten. Eine erhöhte Kraft auf die Stifte führt dazu, dass sich diese absenken. Eine Erhöhung der Haltekraft dazu, dass die Aktoren, die die Stifte bewegen sollen, stärker ausgeführt werden müssen. Abnutzungserscheinungen und Ermüdung des Materials können dazu führen, dass die Haltekraft nicht mehr zum sicheren Ertasten der Stifte ausreicht.
• Das in DE 38 12 028 C2 beschriebene Prinzip bringt es mit sich, dass immer eine ganze Zeile von Stiften gelöscht werden muss um dann in eine neue Position gebracht werden kann. Das selektive Bewegen einzelner Stifte ist mit diesem Prinzip nicht möglich. Des Weiteren können keine unterschiedlichen Höhenpositionen angefahren werden. Somit können keine stehenden und wechselnden Bilder, Buchstaben oder Zeichen gleichzeitig dargestellt werden.
• Das Patent WO 02/080134 A1 hat den Nachteil, dass die Stifte nicht bewegt werden können, wenn die Finger des Betrachters auf der Displayoberfläche liegen. Dies gilt sowohl für die Lösung mit einer gemeinsamen Platte als auch für die Lösung mit Magnetspulen. Bei der Ansteuerung mit einer gemeinsamen Platte werden alle Stifte gemeinsam in die oberste Ebene gefahren. Beim Absenken der Platte werden die gewünschten Stifte in den verschiedenen Positionen arretiert. Der Nachteil besteht darin, dass eine neue Information zur alten Information nur hinzugefügt werden kann, wenn kurzzeitig alle Stifte in der obersten Position sind. Dabei ist eine Erneuerung der Information immer mit dem kompletten Löschen der alten Information verbunden. Bei der Bewegung der Stifte mit Magnetspulen können keine unterschiedlichen Höhenpositionen angefahren werden. Somit können keine stehenden und wechselnden Bilder, Buchstaben oder Zeichen gleichzeitig dargestellt werden.
• Die in US 4772205 beschriebene Erfindung hat den Nachteil, dass bei Erneuerung der Information immer alle Stifte abgesenkt werden müssen. Hierbei werden alle alten Informationen gelöscht. Somit können keine stehenden und wechselnden Bilder, Buchstaben oder Zeichen gleichzeitig dargestellt werden. Auch ein Darstellen verschiedener Höhenpositionen ist nicht möglich.
• Anforderungen an unsere Erfindung
• Es ist Aufgabe der Erfindung, ein taktiles Display zur Darstellung von Brailleschrift und ertastbaren Grafiken sowie einen Baustein für eine derartiges Display, zu schaffen, bei denen die Betätigung der Stifte kompakter als bisher zu gestalten ist und welche sich durch kostengünstige Herstellung, wartungsfreien, zuverlässigen Betrieb und modularen Aufbau auszuzeichnen. Des Weiteren soll es, im Gegensatz zum derzeitigen Stand der Technik, möglich sein, die Stifte selektiv zu bewegen und in mehr als zwei Höhenstufen unabhängig voneinander zu arretieren. Dabei soll ein gemeinsamer, kompakter Aktuator für alle Stifte die Hubbewegung senkrecht zur Displayebene ausführen.
• Erfindungsbeschreibung eines taktilen Displays, bei dem ertastbare Stifte selektiv mit Hilfe von je zwei Koppelelementen in mehr als zwei Höhenstufen arretiert werden können
• Nach dem heutigen Stand der Technik wird Brailleschrift hauptsächlich in Zeilen dargestellt ( US 4633121 A ). Durch diese zeilenweise Bauweise können keine großflächigen Displays realisiert werden. Es existieren in der Literatur mehrere Ansätze zur Umsetzung von flächigen Anzeigen (US 2002/106614 A1, DE 3920386 A1 , GB 2009992 A , DE 38 12 028 C2 , WO 02/080134 A1, US 4772205 ). Es kommen dabei verschiedene Mechaniken und Aktorprinzipien zum Einsatz, wie z.B. Pneumatik, Piezoaktoren und Magnetspulen, die das Tastelement einzeln oder zeilen-/spaltenweise ansteuern oder fixieren. Dabei ergibt sich bei allen Ansätzen der Nachteil, dass lediglich zwei Höhenstufen der Tastelemente erreicht werden können. Nur bei US 2002/106614 A1 können die Tastelemente selektiv und unabhängig voneinander angesteuert werden. Bei allen anderen müssen die Informationen zumindest einer Zeile oder Spalte oder gar der gesamten Fläche gelöscht werden, um eine neue Information darzustellen.
• Die Lösung der Aufgaben an die Erfindung erfolgt für das Display mit den in den Merkmalen des Patentanspruches 1 dargestellten Merkmalen, wobei die Unteransprüche die Ausgestaltung und Weiterbildung umfassen. Für den Baustein erfolgt die Lösung mit den Merkmalen des Patentanspruches 9.
• Gemäß dem Grundgedanken der Erfindung wird eine Selektion durchgeführt indem ein Koppelglied wahlweise Stifte mit dem Aktuator gemäß Anspruch 1 verbindet. Dadurch kann eine Vielzahl von Stiften nebeneinander angeordnet werden, ohne die Bauhöhe des Displays zu vergrößern. Die Erfindung ist dadurch prädestiniert nicht nur Blindenschrift sondern auch Grafiken großflächig darzustellen.
• Für einen Fachmann bieten sich gemäß Anspruch 1 die Möglichkeiten, das erste Koppelelement zum Koppeln der Stifte mit dem Aktuator wie auch das zweite Koppelelement zum Koppeln der Stifte mit der Führungsplatte formschlüssig zu realisieren. Dabei zeigt sich, dass die Verwendung eines Piezobiegeelements vorteilhaft ist, da Piezoelemente verwendbarer Baugröße die gewünschten Kräfte und Wege realisieren können.
• Da die aufzubringenden Kräfte in der Regel nicht ausreichen, um ausreichend große Reibkräfte zu erzeugen, ist es von Vorteil, eine formschlüssige Verbindung zu benutzen.
• Es ist denkbar, die Koppelelemente am Stift zu befestigen und mit dem Aktuator oder der Führungsplatte bei Bedarf zu verbinden oder die Koppelelemente am Aktuator oder an der Führungsplatte zu befestigen und bei Bedarf mit dem Stift zu verbinden. Letzteres ist konstruktiv wesentlich einfacher zu realisieren.
• Da nach Anspruch 1 die ersten Koppelemente aller Stifte mit dem Aktuator verbunden sind, ist es sinnvoll, dass sich der Aktuator selbst in etwa über die gesamte Fläche des Displays erstreckt.
• Dabei ist von Vorteil, die Stifte im Aktuator selber zu führen. Somit liegt es nahe den Aktuator gemäß Anspruch 3 als Platte auszuführen, die Aussparungen enthält, die als Führungen für die Stifte verwendet werden können. Des Weiteren können zusätzliche Aussparungen zur Verbindung der ersten Koppelelemente mit dem Aktuator verwendet werden.
• Da sich die Stifte in axialer Richtung bewegen sollen, ist es sinnvoll, den Aktuator so zu gestalten, dass er gemäß Anspruch 4 ebenfalls etwa senkrecht zur Displayebene heb- und senkbar ist. Dies ist auch deshalb notwendig, da die Stifte, wie oben angesprochen, im Aktuator geführt werden sollen.
• Um eine möglichst niedrige Bauweise zu erreichen, wird gemäß Anspruch 5 ein Antrieb des Aktuators durch Keile angestrebt. Dies hat den Vorteil, dass die Bewegungserzeugung in horizontaler Richtung erfolgt und über die Keile in eine vertikale Bewegung umgewandelt wird. Dabei werden bei entsprechender Wahl des Keilwinkels eine Untersetzung, eine Kraftverstärkung sowie Selbsthemmung erreicht.
• Diese Anordnung zeichnet sich des Weiteren deshalb durch eine sehr geringe Bauhöhe aus, da der Antrieb der Keile nicht unter, sondern auch neben dem Aktuator positioniert sein kann. Durch Verbinden mehrerer nebeneinander liegender Keile unter dem Aktuator wird zusätzlich die Biegebelastung auf den Aktuator verkleinert und somit die Steifigkeit und Genauigkeit der Anordnung vergrößert. Die Verwendung von Keilen hat zudem den Vorteil, dass bei der vertikalen Bewegung kein Verkanten der bewegten Teile des Aktuators auftritt.
• Für den Fachmann bieten sich verschiedene Möglichkeiten, die Keile anzutreiben. Als Beispiele sind elektromotorische, pneumatische und hydraulische Antriebe zu nennen. Da das Display zusammen mit einem elektrisch betriebenen Computer verwendet wird, kann das Vorhandensein von elektrischer Spannung vorausgesetzt werden. Somit bietet sich der direkte elektromotorische Antrieb der Keile an. Die verlustbehaftete Wandlung der elektrischen in pneumatische oder hydraulische Energie entfällt somit.
• Das Abheben der Keile beim Senken des Aktuators kann durch Anbringen einer Rückholfeder wirksam verhindert werden. Es bieten sich natürlich weitere Möglichkeiten wie die Anwendung einer Kulissenführung an. Diese Möglichkeit ist jedoch konstruktiv sehr aufwendig und in der Montage schwierig zu handhaben.
• Zur besseren Darstellung von grafischen Inhalten auf dem Display ist es wünschenswert, die Stifte gemäß Anspruch 6 mit Hilfe des Aktuators in unterschiedliche Höhenpositionen bringen zu können. In Zusammenhang mit der in Anspruch 1 und 7 formulierten Fixierung der Stifte in ihrer Position ergibt sich die Möglichkeit nicht nur ein „Schwarzweißbild", sondern auch Graustufeninformationen darzustellen. Des Weiteren kann durch einen derartigen Aufbau des Displays ein Teil der Stifte in ihrer Position verbleiben, während ein anderer Teil mit Hilfe des Aktuators bewegt wird. Somit können stehende und wechselnde Bilder, Buchstaben oder Zeichen gleichzeitig dargestellt werden. Als praktisches Beispiel ist der blinkende Cursor unter einem stehenden Buchstaben zu nennen.
• Dabei ist es konstruktiv vorteilhaft, diese Fixierung so auszuführen, dass die Stifte mit der Führungsplatte des Gehäuses des Displays entsprechend Anspruch 1 durch die zweiten Koppelelemente verbunden werden können. Hier ist es aus kosten- und produktionstechnischen Gründen sinnvoll, die gleiche Art von Koppelelementen zu verwenden, wie sie zur Fixierung der Stifte am Aktuator verwendet werden.
• Es hat sich gezeigt, dass eine fehlende Abdichtung der Stifte im oberen Bereich des Displays regelmäßige Wartungs- und Reinigungsarbeiten nötig macht, die zu zusätzlichen Kosten für den Anwender führt. Eine Abdichtung der Stifte gegenüber dem oberen Bereich des Displays wie in Anspruch 8 formuliert ist somit angebracht.
• Um möglichst günstige Herstellkosten über eine große Anzahl von Gleichteilen zu erreichen ist es von Vorteil, die Führungen der Stifte und den Aktuator in mehreren gleichen Teilen herzustellen und später bei der Montage des Displays zusammen zu fügen. Diese Zusammenfassung eines Teilelements des Aktuators, einem oder mehrerer Stifte, den zugehörigen Führungen und einer entsprechenden Anzahl von ersten und zweiten Koppelelementen zu einem Baustein gemäß Anspruch 9 ermöglicht außerdem die einfache und kostengünstige Herstellung von Displays unterschiedlicher Größe.
• Alles in allem ist es mit dieser Erfindung möglich, ein taktiles Display zu erstellen, das unabhängig von der Größe seiner Darstellungsfläche eine Bauhöhe von unter 60 mm erreicht und zusätzlich in der Lage ist, ein taktiles Bild schnell und in Graustufen aufzubauen. Außerdem können die Wartungsintervalle für so konstruierte Geräte deutlich vergrößert werden, da eine integrierte Dichtfolie die Verschmutzung des Innenraums verhindert.
• Erfindungsbeschreibung anhand von Skizzen
• Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von Zeichnungen.
• Die Erfindung soll nachstehen anhand eines Ausführungsbeispiels sowie unter Zuhilfenahme von Figuren näher erläutert werden.
• Dabei zeigt:
• 1 die Ansicht eines Bausteins gemäß Anspruch 9 mit 3 × 3 Stiften.
• 2 die Ansicht desselben Bausteins wie in 1 gemäß Anspruch 9, wobei der Übersichtlichkeit wegen nur ein Stift mit dem zugehörigen ersten und zweiten Koppelelement dargestellt ist.
• 3 eine schematische Darstellung des Bewegungsablaufs beim Ändern der Position eines Stiftes.
• 4 den schematischen Aufbau und die Funktion des Keilantriebs des Aktuators. Die einzelnen Figuren werden nun genauer beschrieben.
• In 1 ist zu sehen, wie die Stifte (1) in einem gleichmäßigen Raster in den Aussparungen der Aktuator- (6) und der Führungsplatte (5) angeordnet sind. Oberhalb der Führungsplatte stoßen die Stifte durch die Lochplatte (3), die die Dichtfunktion erfüllt.
• Dabei kann die Lochplatte (3) wie folgt ausgeführt sein. Sie besteht aus einer Platte deren Bohrungen gegenüber dem Durchmesser der Stiftköpfe (1) mit leichtem Übermaß gefertigt sind, sowie einer darunter befestigten dünnen Folie aus elastischem Material, deren Bohrungen gegenüber dem Durchmesser der Köpfe der Stifte (1) mit leichtem Untermaß gefertigt sind. Somit ist eine schleifende Dichtung zwischen Stift (1) und oberen Bereich des Gehäuses gegeben, die gemäß Anspruch 8 das Gehäuseinnere gegen Eindringen von Schmutz, Talk und Hautresten schützt.
• Die Lochplatte (3) sowie die Führungsplatte (5) sind mit dem Gehäuse fest verbunden.
• Die Piezobiegeelemente (2a, 2b) sind in die passenden Aussparungen in der Aktuatorplatte (6) und der Führungsplatte (5) eingesteckt, wobei sich die Piezobiegeelemente (2a), die in der Aktuatorplatte (6) befestigt sind, jeweils in Bezug auf die Ansicht in 1, hinter den dazugehörigen Stiften (1) positioniert sind. Die Piezobiegeelemente (2b), die an der Führungsplatte (5) befestigt sind, befinden sich dazu jeweils um 90° gedreht in der Ansicht links des zugehörigen Stifts (1). Dadurch wird der zur Verfügung stehende Raum in Bezug auf die Größenverhältnisse der Stifte (1) und Piezobiegelemente (2a, 2b) am effektivsten ausgenutzt. Somit ist gewährleistet, dass die gewünschten Abstände der Stifte (1) erreicht werden können.
• Beim Einstecken der Piezobiegeelemente (2a, 2b) in die dazugehörigen Aussparungen der Führungsplatte (5) und der Aktuatorplatte (6) werden diese mit der in diesen Platten (5, 6) integrierten Spannungsversorgung verbunden.
• In 2 sind dieselben Platten (5, 6) mit nur einem Stift und den dazugehörigen Piezoelementen (2a, 2b) dargestellt. In der hier beschrieben Ausführung besitzt der Stift (1) drei Aussparungen für die Kopplung an das gehäusefeste Piezobiegeelement (2b) und eine Aussparung für die Kopplung an das aktuatorfeste Piezobiegeelement (2a).
• Die Kopplung geschieht über ein Koppelelement (4a, 4b), welches auf die Piezobiegelemente (2a, 2b) angebracht ist. Ansicht A zeigt, wie der als eigenständiges Bauteil ausgeführte Vorsprung des zweiten Koppelelements (4b) in eine der Aussparungen des Stifts (1) eingreift. Der Vorsprung des zweiten Koppelelements (4b) sowie auch die dazugehörigen Aussparungen am Stift (1) sind dabei als Trapezzahn ausgeführt. Daraus ergeben sich zwei wesentliche Vorteile. Zum einen findet beim Eingreifen des zweiten Koppelelements (4b) in den Stift (1) bzw. entsprechend auch bei einem Eingreifen des ersten Koppelelements (4a), siehe Ansicht B, in die entsprechende Aussparung des Stifts (1) eine Selbstzentrierung statt. Zum anderen wird über eine vorteilhafte Wahl des Zahnflankenwinkels erreicht, dass bei Überschreiten einer bestimmten Grenzlast ein Abgleiten der Wirkflächen zum Lösen der Verzahnung führt. Somit ist auf einfache Art und Weise ein Überlastschutz realisiert.
• Ein Vorsprung (10) im oberen Bereich des Stifts gewährleistet, dass der Stift nicht aus dem Gehäuse herausfallen kann.
• 3 beschreibt schematisch die Schritte, die zur Änderung der Position eines einzelnen Stiftes (1) durchgeführt werden. Beispielhaft soll eine Positionsänderung des Stiftes (1) von der mittleren zur oberen Position beschrieben werden.
• 1. Schritt: Die Aktuatorplatte (6) fährt in die mittlere Position. Wird an dem an ihm befestigten Piezobiegeelement (2a) die entsprechende Steuerspannung angelegt, so biegt sich dieser in Richtung des Stiftes (1) und arretiert ihn in der dazugehörigen Aussparung des Stifts (1) (3-1).
• 2. Schritt: Das an der Führungsplatte (5) befestigte Piezobiegeelement (2b) wird durch Umpolen der Steuerspannung gelöst und gibt den Stift (1) in axialer Richtung gegenüber der Führungsplatte (5) frei (3-1).
• 3. Schritt: Die Aktuatorplatte (6) wird zusammen mit dem Stift (1) bis zur gewünschten Position gefahren (3-2).
• 4. Schritt: Das Piezobiegeelement (2b) wird wieder mit dem Stift (1) in Eingriff gebracht und das Piezobiegeelement (2a) wird vom Stift gelöst. Der Stift ist durch Arretierung mit der Führungsplatte (5) in seiner Position fixiert und die Aktuatorplatte (6) gegenüber dem Stift (1) wieder frei beweglich (3-3).
• Die Schritte 1–4 lassen sich beliebig oft wiederholen. Dabei kann während Schritt 3 eine beliebige Stufe angefahren und wie in Schritt 4 gezeigt arretiert werden.
• Die derartig ausgeführte Trennung der Funktionen „Stift fixieren" und „Stift bewegen" ermöglicht somit das gleichzeitige und zeitversetzte Bewegen und individuelle Fixieren beliebig vieler einzelner Stifte (1).
• 4 zeigt den schematischen Aufbau des Keilantriebs der Aktuatorplatte. Der untere Keil (8) wird mit einem Motor über einen Exzenter und ein Verbindungsteil verbunden und wird dadurch wie in 4 dargestellt in horizontaler Richtung bewegt. Auf dem Keil (8) ist der entsprechende Gegenkeil (7) aufgesetzt. So wird die Horizontalbewegung in die gewünschte Vertikalbewegung umgelenkt und gleichzeitig eine Kraftverstärkung erreicht.
• Eine an den Keilen (7, 8) befestigte Rückholfeder (9) sorgt dafür, dass die Keile (7, 8) beim Zurückholen des unteren Keils (8) nicht voneinander abheben.

1

Stift

2a

an der Aktuatorplatte (6) befestigtes Piezobiegeelement

2b

an der Führungsplatte (5) befestigtes Piezobiegeelement

3

Lochplatte

4a

an dem Piezobiegeelement (2a) befestigtes erstes Koppelelement

4b

an dem Piezobiegeelement (2b) befestigtes zweites Koppelelement

5

Führungsplatte

6

Aktuatorplatte

7

oberer Keil

8

unterer Keil

9

Rückholfeder

10

Absatz zur Sicherung gegen Herausfallen

Claims (9)

1. Taktiles Display zur Darstellung von Brailleschrift und ertastbaren Grafiken bestehend aus einer Vielzahl von in einer Lochplatte beweglichen Stiften, die in einem durch ein Rechnerprogramm frei bestimmbares Muster ertastbar sind, wobei die Stifte mittels Aktuatoren heb- und senkbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass am Aktuator (6) ein erstes Koppelelement (2a, 4a) für jeden Stift (1) angeordnet ist, das formschlüssig am jeweiligen Stift (1) eingreift, um die Stifte (1) beim Anheben des Aktuators (6) unabhängig voneinander zu bewegen, dass ein zweites Koppelelement (2b, 4b) für jeden Stift (1) an einer unterhalb einer Tastebene angeordneten Führungsplatte (5) befestigt ist, welches formschlüssig am jeweiligen Stift (1) eingreift, um die Stifte (1) in einer angehobenen Stellung zu arretieren, und dass die ersten und zweiten Koppelelemente als Piezobiegeelemente ausgestaltet sind.
2. Display nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (6) sich etwa über die Größe des Displays erstreckt.
3. Display nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (6) als Platte mit Aussparungen für die Stifte ausgebildet ist.
4. Display nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass der Aktuator (6) etwa senkrecht zur Displayebene heb- und senkbar ist.
5. Display nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb des Aktuators (6) durch Keile (7, 8) erfolgt.
6. Display nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (6) die über die Koppelelemente an den Aktuator angekoppelten Stifte (1) in unterschiedliche durch ein Rechenprogramm vorgegebene Höhenpositionen verfährt.
7. Display nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet dass die Stifte (1) jeweils in unterschiedlichen Positionen über weitere, ähnlich ausgebildete Koppelelemente gegenüber dem Gehäuse fixierbar sind.
8. Display nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (1) im oberen Bereich gegenüber dem Display durch ein Lochmaske abgedichtet sind, wobei die Lochmaske aus elastischem Material ist, und die Löcher gegenüber den Stiften in Untermaß ausgeführt sind.
9. Baustein für ein Display gemäß einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet dass der Baustein zumindest einen Stift (1) mit zugehöriger Führung und zumindest ein erstes (2a, 4a) und zweites Koppelelement (2b, 4b) aufweist.