DE2707362C2 - Bistabile Vorrichtung zur Darstellung wenigstens eines Punktes einer taktilen Information - Google Patents
Bistabile Vorrichtung zur Darstellung wenigstens eines Punktes einer taktilen InformationInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine bistabile Vorrichtung zur Darstellung wenigstens eines Punktes einer taktilen
Information mit mindestens einem zwischen einer gesetzten Stellung, in der sein tastbares Ende über eine
Tastfläche übersteht, und einer gelöschten Stellung bewegbaren Taststift und je einer Antriebseinrichtung
mit einem Permanentmagneten und einem einen Kern
aufweisenden Elektromagneten für jeden vorhandenen
Taststift.
Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art wird der Taststift durch die von einer ersten Magnetspule auf
ihren längsverschiebbaren Kern ausgeübte Magnetkraft
ω entgegen der Kraft einer Rückstellfeder in die gesetzte
Stellung bewegt, in welcher er mittels einer Verriegelungseinrichtung verriegelt wird, die aus einer Stahlkugel und einer zweiten Magnetspule mit einem in dieser
längsverschiebbaren Kern besteht. Wird der Taststift
μ gesetzt, dann wird diese Kugel, wenn der Taststift die
gesetzte Stellung erreicht hat. von dem Kern der zweiten Magnetspule, cn dem eine vorgespannte Fccler
angreift, und dem Magnetfeld der ersten Magnetspule in
die Verriegelwngsstellnng gezogen, in der der Rückweg
in ihre Freigabestellung durch den nachgefolgten Kern
der zweiten Magnetspule blockiert ist. Um den Taststift
wieder in die gelöschte Stellung zu überführen, muß durch die von der zweiten Magnetspule erzeugte
Magnetkraft deren Kern entgegen der Kraft der an ihm angreifenden Feder in seine Freigabestellung bewegt
werden, in welcher er von der Stahlkugel verriegelt wird, die in dieser Lage durch den Kern der ersten
Magnetspule festgehalten wird. Sowohl für das Setzen als auch für das Löschen muß also einer der beiden
Kerne durch die von der zugeordneten Magnetspule erzeugte Magnetkraft entgegen der am Kern angreifenden
Feder in die andere Stellung geschoben werden, was einen relativ hohen Energiebedarf der Vorrichtung
zur Folge hat Hinzu kommt noch, daß bei jeder Änderung des Zustandes des Taststiftes die Kugel der
Verriegelungsvorrichtung von einem der beiden Kerne losgerissen werden muß, was den Energiebedarf erhöht.
HinsichtlieSi des Fertigungsaufwandes ist die Vielzahl
der Einzelteile störend, und beim Zusammenbau zu Anordnungen mit einer Mehrzahl von Taststiften ist es
insbesondere dann, wenn zwischen den Taststiften die bei der Darstellung von Braille-Zeichen üblichen
Abstände eingehalten werden sollen, praktisch nicht möglich, in dem zur Verfügung stehenden Raum
Steckverbindungen für alle Anschlüsse unterzubringen.
Einen hohen Energiebedarf, einen verhältnismäßig hohen Fertigungsaufwand und einen relativ großen
Platzbedarf hat auch eine andere bekannte Vorrichtung, welche sich von der vorstehend erwähnten durch eine
andere Verriegelungseinrichtung unterscheidet Das dem Taststift abgekehrte Ende des Kernes der ersten
Magnetspule sowie das diesem Kern zugekehrte Ende des mit diesem Kern fluchtend angeordneten Kernes
einer zweiten Magnetspule oder eines Permanentmagneten sind so geformt, daß beim Setzen des Taststiftes
die auf den Kern der ersten Magnetspule wirkende Magnetkraft diesen Kern zunächst in seiner Längsrichtung
verschiebt und beim Erreichen der gesetzten Stellung um seine Längsachse dreht Durch diese
Drehung kommt das untere Ende des Kerns der ersten Magnetspule in eine Lage, in der es durch eine Stufe am
oberen Ende des Kernes der zweiten Magnetspule oder des Permanentmagneten festgehalten wird. Beim
Überführen des Taststiftes aus der gesetzten in die gelöschte Stellung muß der Taststift zusammen mit dem
Kern der ersten Magnetspule zunächst eine Drehbewegung ausführen, damit er von der Stufe freikommt und
anschließend die den Rückhub ergebende Translationsbewegung ausführen kann.
Der Erfindung liegt &'? Aufgabe zugrunde, eine
bistabile Vorrichtung zur Darstellung wenigstens eines Punktes einer taktilen Information zu schaffen, die frei
von den Nachteilen der bekannten Vorrichtungen ist und insbesondere einen verminderten Energiebedarf
sowie einen geringeren Fertigungsaufwand hat. Diese Aufgabe ist mit einer Vorrichtung der eingangs
genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Permanentmagnet Teil eines drehbar gelagerten,
vom Magnetfeld des Permanentmagneten quer zur Drehachse durchsetzten Rotors ist, der eine seine
Drehbewegung zumindest in der einen Drehrichtung mechanisch in eine zwangsläufige Bewegung des
zugeordneten Taslstiftes umsetzende Form hat, und daß w\
das eine Ende des unbeweglichen Kernes des Elektromagneten neben dem Rotor in einer bei einer
Drehbewegung des Rotors eine gegensinnige Änderung des Abstandes zwischen diesem Ende und den beiden
Polen des Permanentmagneten ergebendem Lage angeordnet ist
Der Antrieb des Taststiftes mittels eines derartigen
Rotors, der auch den Taststift gegen eine ungewollte Verschiebung sichert, führt zu einer Verminderung des
Energiebedarfs der Vorrichtung auf wenige Prozent des Energiebedarfs der bekannten Vorrichtungen. Hierbei
spielt eine wesentliche Rolle, daß durch den über die Spule des Elektromagneten zuzuführende Energieimpuls
der Rotor nur geringfügig über diejenige Stellung hinaus gedreht zu werden braucht, in welcher das auf ihn
von dem Permanentmagneten ausgeübte Drehmoment gleich null ist Legt man, wie dies zweckmäßigerweise
der Fall ist, diese Stellung in die Mitte des maximalen
Drehwinkels, dann genügt eine Drehung durch den zugeführten Energieimpuls über wenig mehr als den
halben Drehwinkel. Da der Rotor ein Spritzteil mit eingesetztem Stabmagneten sein kann und die einzige
Magnetspule an beliebiger Stelle auf ihrem Kern angeordnet sein kann, läßt sich diese Lösung sehr
kostengünstig und mit geringem Raumbedarf verwirklichen.
Vorzugsweise ist in der gelöschten Stellung der Abstand des freien Endes des Taststiftes von der
Tastfläche mindestens gleich dem halben Hub der Antriebseinrichtung gewählt Hierdurch läßt sich in
einfacher Weise sicherstellen, daß der Stift auch dann gesetzt werden kann, wenn ein Finger der abtastenden
Person im Bereich der Austrittsöffnung des Taststiftes liegt Der Taststift wird nämlich durch das vom
Permanentmagneten erzeugte Drehmoment nach Freigabe der Tastfläche in die gesetzte Stellung bewegt,
wenn der zugeführte Energieimpuls wenigstens eine Drehung geringfügig über den halben Drehwinkel
hinaus bewirken kann, was immer der Fall ist, wenn der Taststift in der dem halben Drehwinkel entsprechenden
Stellung noch nicht über die Tastfläche übersteht.
Der Taststift wird vorteilhafterweise in der gesetzten Stellung durch Selbsthemmung gegen eine Verschiebung
durch eine auf seine Tastspitze wirkende äußere Kraft mit Hilfe der Antriebseinrichtung gesichert.
Damit auch in denjenigen Fällen, in denen der Taststift am Austreten aus der Tastfläche gehindert wird, eine
Sicherung gegen ein ungewolltes Zurückschieben in die gelöschte Stellung vorhanden ist, wird der Taststift
zweckmäßigerweise wenigstens im Bereich von der dem halben Drehwinkel des Rotors entsprechenden
Stellung bis zur gesetzten Stellung durch Selbsthemmung gesichert.
Eine mechanische Begrenzung des Drehwinkels des Rotors ist zwar nicht grundsätzlich notwendig, weil der
Rotor auch ohne eine solche Begrenzung nur zwei definierte Stellungen einnimmt, nämlich diejenigen
Stellungen, in denen der eine oder andere seiner beiden Pole uer. kleinstmöglichen Abstand vom Kern des
Elektromagneten hat. Ist jedoch eine eindeutig definierte Drehrichtung des Rotors erwünscht oder netwendig,
dann muß der Drehbereich des Rotors mechanisch begrenzt sein. Bei einer wegen ihrer Einfachheit
bevorzugten Ausführungsform greift das eine Ende des Kernes des Elektromagneten als Anschlag in eine in der
Rotationsebene des Permanentmagneten in Umfangsrichtung des Rotors verlaufende Ausnehmung ein. Die
Verwendung dieses Kernes als Anschlag hat auch noch den Vorteil, daü ein Prellen verhindert werden kann,
weil die wirksame Magnetkraft dazu führt, daß die in
Anlage an den Kern kommende Anschlagfläche des
Rotors am Kern kleben bleibt. Mit Rücksicht auf die zum Losrei3en des Rotors vom Anschlag erforderliche
Energie wird vorteilhafterweise ein optimaler Abstand zwischen dem Kern und dem Pol des Permanentmagneten
vorgesehen, was in einfacher Weise dadurch verwirklicht werden kann, daß man zwischen den
beiden die Anschlagflächen für den Kern bildenden Enden der Ausnehmung und dem benachbarten Pol des
Permanentmagneten ein nichtmagnetisierbarer Werkstoff des Rotors vorsieht.
Da nur das eine Ende des Kernes des Elektromagneten eine vorbestimmte Lage bezüglich des Rotors haben
muß, im übrigen also die Lage und Ausbildung des Kernes frei gewählt werden kann, ist bei einer
bevorzugten Ausführungsform jeder Kern als Kontaktstecker ausgebildet, mit dem das eine Ende der auf ihm
angeordneten Spule elektrisch leitend verbunden ist. Das andere Ende kann an einen entsprechend
ausgebildeten Kontaktstecker angeschlossen werden, der auch den Spulen weiterer Taststifte als zweites
Kontaktstück dienen kann. Man erreicht hierdurch einen einfachen Aufbau und insbesondere eine minimale
Anzahl von Steckkontaktstiften, wodurch sich eine Steckverbindung auch bei gedrängter Anordnung einer
Vielzahl von Taststifteti verwirklichen läßt. Aber auch dann, wenn Lötverbindungen mit den Kontaktstiften
hergestellt werden, was beispielsweise bei der Verwirklichung einer Display-Tafel mit mehreren hundert
Taststiften vorteilhaft sein kann, ist die Verwendung der Kerne als Kontaktstifte vorteilhaft.
Sollen taktile Zeichen dargestellt werden, für die eine bestimmte Anzahl von Taststiften benötigt werden, wie
es beispielsweise bei der Darstellung von Braiüe-Zeichen
der Fall ist, dann wird vorteilhafterweise die für die Darstellung eines Zeichens erforderliche Anzahl von
Taststiften zusammen mit ihren Antriebseinrichtungen und einem zusätzlichen Kontaktstecker als für alle
Antriebseinrichtungen gemeinsames Kontaktstück in einem quaderförmigen Kunststoffgehäuse mit über eine
der Außenflächen des Gehäuses überstehenden Kontaktsteckern zu einem Modul vereinigt. Aus derartigen
Modulen lassen sich in besonders wirtschaftlicher Weise Tastfelder beliebiger Form und Größe verwirklichen.
Ein weiterer, wesentlicher Vorteil solcher Module besteht darin, daß sie bei einer Störung ohne
Schwierigkeiten und damit auch von einem blinden Benutzer ausgewechselt werden können, wobei durch
eine geeignete Anordnung der Kontaktstecker ein falsches Einsetzen in die Steckbuchsen vermieden
werden kann.
Da nur das eine Ende jedes Kernes hinsichtlich seiner Lage durch die Lage des zugeordneten Rotors
festgelegt ist, könnte grundsätzlich jede Fläche des Gehäuses eines Moduls mit Ausnahme der Tastfläche
für die Durchführung der Kontaktstecker gewählt werden. In der Regel ist es aber vorteilhaft, wenn die
Kontaktstecker fiber diejenige Fläche des Gehäuses des Moduls überstehen, die parallel zu der die Tastfläche
bildenden Fläche des Gehäuses liegt, also Ober die Unterseite des Gehäuses, da dann weitere Module an
jede der Seitenflächen des Gehäuses anschließen können.
Sofern der Abstand benachbarter Taststifte voneinander relativ klein ist, wie dies beispielsweise der Fall ist,
wenn Braille-Zeichen dargestellt werden sollen, kann es vorteilhaft sein, die Rotoren benachbarter Taststifte in
Richtung der Längsachse der Taststifte versetzt, beispielsweise auf zwei oder drei verschiedenen
Niveaus, anzuordnen. Man kann dann die Rotoren mit einem größeren Durchmesser ausführen, was sowohl
hinsichtlich der Fertigung als auch des erreichbaren Hubes und Drehmomentes vorteilhaft ist. Sofern bei
einer solchen versetzten Anordnung der Rotoren der Streufluß derjenigen Antriebseinrichtungen, die einen
vergrößerten Abstand zwischen dem Rotor und der zugeordneten Magnetspule haben, beispielsweise im
Hinblick auf den Energiebedarf störend in Erscheinung
ίο tritt, können selbstverständlich auch die Magnetspulen
in Längsrichtung der Kerne gegeneinander versetzt angeordnet sein.
Um eine gegenseitige Störung benachbarter Antriebseinrichtungen zu vermeiden, ist es zweckmäßig,
π die Magnetsysteme unmittelbar benachbarter Rotoren
gegeneinander verdreht anzuordnen. Auch im Hinblick auf die Führung des Kernes kann eine derartige
verdrehte Anordnung der Magnetsysteme vorteilhaft sein. Gegenseitige Störungen können aber auch durch
μ magnetische Abschirmungen verhindert werden. Auch
bei relativ starken Magnetfeldern wird hierbei eine Abschirmung zwischen zwei unmittelbar nebeneinander
angeordneten Modulen ausreichen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform liegt die Drehachse des Rotors in Richtung der Längsachse des
Taststiftes. Außerdem ist dem Rotor eine ihm bei einer Drehung eine zwangsläufige Längsverschiebung aufzwingende
Führung zugeordnet. Besonders vorteilhaft ist hierbe., daß der Taststift einstückig mit dem Rotor
ausgebildet sein kann, was die Fertigungskosten vermindert, und daß keine Rückstellfeder erforderlich
ist, weil der Taststift zusammen mit dem Rotor in beiden Verschieberichtungen zwangsläufig bewegt werden
kann.
Vorzugsweise weist der Rotor bei einer solchen Ausführungsform wenigstens einen radial über die
Mantelfläche überstehenden Teil mit wendeiförmigem Verlauf auf, der in eine korrespondierende Nut einer
den Rotor aufnehmenden Bohrungen eingreift. Eine derartige Gewindeverbindung zwischen dem Rotor und
der Wandung der ihn aufnehmenden Bohrung könnte natürlich auch verwirklicht werden, indem der Rotor mit
einer Nut und die Wandung der Bohrung mit einem in die Nut eingreifenden, vorspringenden Teil versehen
werden würde.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform liegt die Drehachse des Rotors im rechten Winkel zur
Verschieberichtung des Taststiftes. Der Rotor weist hierbei eine in Richtung seines Umfanges verlaufende
Steuerkurve auf, an der ein Kupplungsteil des Taststiftes anliegt. Der Vorteil dieser Ausführungsform ist
insbesondere darin zu sehen, daß der Rotor eine einfachere Form und, da er in der Art einer Scheibe
ausgebildet sein kann, einen geringeren Raumbedarf
hat Eine einstückige Ausbildung von Rotor und Taststift ist aber nicht möglich, und der Taststift kann auch nur in
der einen Richtung zwangsläufig verschoben werden, falls die Steuerkurve durch einen Teil der Mantelfläche
des Rotors und nicht durch einen Schlitz gebildet wird,
in den das Kupplungsteil eingreift
Im folgenden ist die Erfindung anhand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen irr
einzelnen erläutert Es zeigt
Fi g. 1 eine perspektivisch dargestellte Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels,
Fig.2 einen vergrößert dargestellten Längsschnitt
des ersten Ausführungsbeispiels,
spiels,
Fig.4 eine perspektivisch dargestellte Ansicht eines
der Rotoren und Taststifte des ersten Ausführungsbeispiels,
F i g. 5 eine Seitehansicht des in F i g. 4 dargestellten
Rotors mit Taststift,
F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie Vl-VI der F i g. 3,
Fig.7 einen Schnitt nach der Linie VII-VII der F i g. 3,
Fig.8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII der Fig. 6,
F i g. 9 einen Schnitt entsprechend F i g. 2 dt'S zweiten
Ausführungsbeispiels,
F i g. 10 einen Schnitt nach der Linie X-X der F i g. 9.
Ein als Ganzes mit I bezeichneter Modul zur abtastbaren Darstellung von Braille-Zeichen weist, wie
F i g. 1 zeigt, ein quaderförmiges, mehrteiliges Gehäuse auf, das aus einem Kunststoff mit guten Gleiteigenschaften
und geringem Verschleiß besteht. Die Höhe des Gehäuses beträgt 3OrHm, die Länge !3 mm und die
Breite 73 mm. Die eine Stirnseite dient als Tastfläche 2 und ist daher mit sechs Bohrungen in der für die
Darstellung von Braille-Zeichen bekannten Anordnung fUr den Austritt je eines Taststiftes 3 versehen.
Jeder der Taststifte 3 ist einstückig mit einem Rotor 4 ausgebildet, der mit Ausnahme eines stabförmigen
Permanentmagneten 5, welcher in eine den Rotor 4 in radialer Richtung durchdringende Bohrung eingesteckt
ist, ein aus Kunststoff bestehendes Spritzteil ist. Der Taststift 3 liegt, wie insbesondere die F i g. 4 und 5
zeigen, in der Längsachse eines zylindrischen Teils 6 des Rotors and schließt sich an dessen eine Stirnfläche an.
Den zylindrischen Teil 6 umfaßt auf etwas mehr als der Hälfte seines Umfangs ein Teil 7 in Form eines im
Querschnitt rechteckförmigen Bandes mit wendeiförmigem Verlauf. Dieser Teil 7 greift mit dem für einen
leichten Lauf erforderlichen Spiel in eine korrespondierend ausgebildete Nut 8 ein, welche in einer auf den
Durchmesser des zylindrischen Teiles 6 abgestimmten Bohrung 9 des Gehäuses des Moduls 1 vorgesehen ist
Diese Bohrung 9 schließt sich gleichachsig an das untere Ende einer den Taststift 3 aufnehmenden Bohrung 10 an.
Der Eingriff des Teiles 7 des Rotors 4 in die Nut 8 und die einstflckige Ausbildung des Taststiftes 3 mit dem
Rotor 4 haben für beide Drehrichtungen des Rotors eine zwangsläufige Längsverschiebung des Taststiftes 3 zur
Folge. Die axiale Länge der Bohrung 9 ist daher gleich der Summe aus der axialen Länge des Rotors 4 und
dessen maximalem Hub, zuzüglich des erforderlichen Spiels.
Um bei dem vorgegebenen Abstand der Taststifte 3 voneinander den Durchmesser der gleich ausgebildeten
Rotoren 4 möglichst groß wählen zu können, sind, wie
die Fig.2 und 3 zeigen, der mittlere Rotor der einen
Dreierreihe und die Beiden äußeren Rotoren der anderen Dreierreine in Längsrichtung der Taststifte um
etwas mehr als die axiale Länge ihrer Bohrung 9 versetzt, was natürlich auch für die Bohrung 9 gut Der
Durchmesser der Rotoren 4 im Bereich ihres Teiles 7 braucht hierdruch nur wenig kleiner als der Abstand des
mittleren Taststiftes der einen Dreierreihe von einem der äußeren Taststifte der anderen Dreierreihe gewählt
zu werden, wie die F i g. 6 und 7 erkennen lassen. Diese
versetzte Anordnung der Rotoren 4 bedingt zum einen zwei unterschiedliche Längen der Taststifte 3, was
jedoch unbedeutend ist, sowie wegen der Herstellung als Spritzteil eine Teilung des Gehäuses des Moduls 1 in
zwei parallel zur Tastfläche 2 liegenden Ebenen, wobei die eine Teilungsebene die drei näher an der Tastfläche
liegenden Bohrungen 9 und die andere Teilungsebene die drei übrigen Bohrungen 9 teilt.
Der Antrieb der Rotoren 4 erfolgt durch das Zusammenwirken ihres Permanentmagneten 5 mit je
einem Elektromagneten, der aus einem Kern 11 in Form
eines zylindrischen Stabes und einer auf diesem angeordneten, trägerlosen Spule 12 besteht. Jeder der
Kerne ti, die auf einem Teil ihrer Länge in je einer
ίο Bohrung der drei Gehäuseteile 13, 14 und 15 liegen, ist
mit seinem einen Ende an den zugeordneten Rotor 4 herangeführt, und zwar derart, daß dieser Endabschnitt
parallel zur Drehachse des Rotors liegend mit geringem Abstand von der Mantelfläche des zylindrischen Teiles 6
des Rotors in den Zwischenraum zwischen den beiden Endflächen 16 und 17 des Teiles 7 des Rotors 4 ragt.
Dieser Endabschnitt des Kernes 11 bildet daher nicht nur den einen Pol des Elektromagneten, dessen Feld mit
demjenigen des Permanentmagneten 5 zusammenwirkt, «nnHprn auch den Anschlag, der den Drehbereich des
Rotors 4 in beiden Richtungen dadurch begrenzt, daß an ihn die eine oder andere der beiden Endflächen 16 und
17 in Anlage kommt.
Um ein Prellen des Rotors beim Anschlag an den Kern 11 zu vermeiden, haben die beiden Endflächen 16
und 17 eine an den Kern angepaßte konkav-zylindrische Form sowie einen Abstand von dem benachbarten Pol
des Permanentmagneten 5, der zu einem durch das Magnetfeld bedingten Kleben der Endfläche am Kern
It führt. Andererseits ist aber die Stärke des nicht magnetisierbaren Werkstoffes des Rotors zwischen den
Endflächen 16 und 17 und dem Permanentmagneten 5 so groß gewählt, daß der Energiebedarf gering ist, um die
Endflächen 16 und 17 vom Kern 11 loszureißen.
Die Steigung der Nut 8 und des unvollständigen Gewindeganges, den der Teil 7 der Rotor bildet, ist so
gewählt, daß bei dem maximalen Drehwinkel, den der Rotor ausführen kann, die erforderliche axiale Verschiebung
des Taststiftes 3 erreicht wird, daß aber auch in jeder Drehstellung des Rotors 4 zwischen ihm und der
Nut 8 Selbsthemmung vorhanden ist Ferner ist der Hub der Rotoren 4 und die Länge der Taststifte 3 so gewählt,
daß das freie Ende jedes Taststiftes 3 nach der Hälfte des Hubes, also in der dem halben Drehwinkel
entsprechenden Stellung des Rotors, wenig unterhalb der Tastfläche 2 liegt, damit das auch nach der
Entregung des Elektromagneten vom Permanentmagneten 5 erzeugte Drehmoment von Rotor in die der
gesetzten Stellung des Taststiftes entsprechende Drehlage bringen kann, falls dies während der Erregung des
Elektromagneten nicht möglich war, weil beispielsweise der Finger einer Person auf der Tastfläche 2 im Bereich
der Austrittsstelle des Taststiftes lag.
einem der Rotoren mit eingesetztem Permanentmagneten und dem zugehörigen Kern 11 mit aufgesetzter
Spule 12 bestehenden Antriebseinrichtungen der einzelnen Taststifte 3 durch die Magnetfelder dieser
Antriebseinrichtungen zu vermeiden, sind, wie insbeson
dere die in den F i g. 6 und 7 dargestellte Lage der Kerne
11 zeigt, die Magnetsysteme gegeneinander verdreht Zusätzlich kann zwischen zwei nebeneinander angeordneten Modulen 1 eine magnetische Abschirmung in
Form eines Bleches aus einem magnetisierbaren
Der untere Gehäuseteil 15 ist im Anschluß an einen die Bohrungen 9 enthaltenden Abschnitt hohl ausgebildet und zur Modulunterseite hin offen. Die sechs Kerne
11 sind in der in F i g. 7 dargestellten Anordnung durch
diesen hohlen Abschnitt des unteren Gehäuseteils 15 hindurchgeführt. Ihr über die Gehäuseunterseite überstehender
Endabschnitt ist je als Kontaktstecker 18 ausgebildet. Ein zusätzlicher Kontaktstift 19, der im
Ausfuhrungsbeispiel die unterschiedlichen Abstände zwischen den Kernen 11 aufweisende Dreierreihe zu
einer Viererreihe ergänzt, ist mit seinem einen Ende im oberen Abschnitt des unteren Gehäuseteils 15 festgelegt
und steht über dit; Unterseite des Gehäuses in gleicher
Weise über wie die Kontaktstecker 18. Auf jeden der Kerne innerhalb des hohlen Abschnittes des unteren
Gehäuseteils 15 sitzt die zugeordnete, trägerlose Spule 12, deren eines Ende elektrisch leitend mit dem die
Spule tragenden Kern verbunden ist. Das andere Ende der Spulen 12 ist an den zusätzlichen Kontaktstift 19
angeschlossen. Die Hohlräume zwischen den Spulen 12 und der Wandung des unteren Gehäuseteils 15 ist mit
einem Gießharz ausgegossen.
Zum Setzen der Taststifte, d. h. zum Überführen in diejenige Position, in der sie abtastbar über die
Tastfläche 2 überstehen, wird die zugeordnete Spule 12 derart durch einen Impuls erregt, daß sich an dem neben
dem Rotor 4 liegenden Endabschnitt des zugehörigen Kernes 11 ein Magnetfeld ausbildet, das dem benachbarten
Pol des Permanentmagneten 5 dem Rotor 4 abstößt und den entfernten Pol anzieht. Die Folge ist
eine Drehung des Rotors 4 und gleichzeitig eine Axialverschiebung. Der Energieimpuls braucht nur so
groß zu sein, daß der Rotor 4 sich etwas über die mittlere Drehstellung hinaus dreht, da dann das vom
Permanentmagneten 5 infolge der größeren Nähe des anderen Poles zum Kern erzeugte Drehmoment den
Rotor 4 in die andere Endstellung dreht, welche der gesetzten Stellung des Taststiftes 3, also der Stellung mit
dem maximalen Überstand über die Tastfläche 2, entspricht In dieser Stellung klebt die Endfläche 17 am
Kern 11 und hält dadurch den Rotor fest. Außerdem verhindert die Selbsthemmung zwischen dem Rotor und
der Nut 9, daß ein auf den Taststift 3 ausgeübter Druck, wie er beim Abtasten auftritt, zu einer Drehung des
Rotors führen kann. Um den Taststift 3 in die gelöschte Stellung zurückzuführen, wird die Spule 12 wieder
impulsartig erregt, aber mit einer entgegengesetzten Stromrichtung, damit der jetzt dem Kern 11 benachbarte
Pol des Permanentmagneten 5 vom Kern 11 abgestoßen wird. Durch die hierbei erzeugte Drehung
wird der Rotor 5 und der einstückig mit ihm ausgebildete Taststift 3 zwangsläufig in die Ausgangslage
zurückgeführt, in der er durch ein Kleben der Endfläche 16 am Kern 11 und die Selbsthemmung
gehalten wird. Die Antriebseinrichtung hat also ein bistabiles Schaltverhalten.
Das in den Fig.9 und 10 dargestellte zweite
Ausführungsbeispiel ist wie das erste Ausführungsbeispiel als Modul 101 zur Darstellung von Braille-Zeichen
ausgebildet Das Gehäuse dieses Moduls hat daher die gleiche Form und die gleichen Abmessungen wie
dasjenige des Moduls 1. Ebenso ist wie bei letzterem eine Stirnfläche des Gehäuses als Tastfläche 102
ausgebildet, über die im gesetzten Zustand die Taststifte 103 überstehen, weiche in der gleichen Weise wie die
Taststifte 3 angeordnet und wie letztere in je einer lotrecht zur Tastfläche verlaufenden Bohrung 110
längsverschiebbar geführt sind. '
Übereinstimmung mit dem Modul 1 besteht auch insoweit, als die Ober die Unterseite des Gehäuses
überstehenden Kontaktstecker 118 durch den unteren Endabschnitt je eines Kernes 111 und eines zusätzlichen
Kontaktstiftes 119 gebildet werden, die die gleiche Anordnung wie die Kontaktstecker 18 und der
zusätzliche Kontaktstift 19 des Moduls 1 haben. Die s Module 1 und 101 sind daher gegenseitig austauschbar.
Die jedem Taststift 103 zugeordnete Antriebseinrichtung weist wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den
F i g. 1 bis 8 einen Rotor 104 auf, bei dem es sich um ein Spritzteil handelt, das mit einer es in radialer Richtung
durchdringenden Bohrung versehen ist, in die ein stabförmiger Permanentmagnet 105 eingesetzt ist Die
Drehachse des Rotors 104 verläuft jedoch, wie Fig.9
zeigt, bei diesem Ausführungsbeispiel im rechten Winkel zur Längsachse des zugeordneten Taststiftes
103. Ein zylindrischer Teil 106 des Rotors 104 greift in
eine an seinen Durchmesser angepaßte Lagerbohrung des Gehäuses ein, das in der durch die Drehachsen der
Rotoren 104 definierten Ebene geteilt ist. An die eine Stirnfläche des zylindrischen Teils 106 schließt sich ein
in der Art einer Kurvenscheibe ausgebildeter Teil 107 an, der im Bereich seiner einen Häute abgeflacht ist. Die
Mantelfläche dieses abgeflachten Teils, die sich vom einen zum anderen Pol des Permanentmagneten 105
erstreckt, bildet eine Steuerkurve 121 für den zugeordneten Taststift 103. Ihr Verlauf ist daher so gewählt, daß
die maximale Drehbewegung des Rotors 104 den erwünschten Hub des Taststiftes ergibt und daß eine
Selbsthemmung zwischen der Steuerkurve 121 und dem an ihr anliegenden Kupplungselement 122 vorhanden
ist, welches das untere Ende des Taststiftes 103 bildet. Zur Begrenzung des Drehbereichs des Rotors 104 ist
dieser in dem dem Taststift 103 abgekehrten Bereich seiner Mantelfläche mit einer sich in Umfangsrichtung
erstreckenden Nut 123 versehen, in welche das obere Ende des zugeordneten Kernes 111 eingreift. Wie bei
dem Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 1 bis 8 liegen die beiden Endflächen 116 und 117 der Nut 123, welche
die Anschlagflächen für den Kern 111 bilden, in einem solchen Abstand vom Permanentmagneten 105, daß sie
-to zwar am Kern kleben, das zum Losreißen erforderliche
Drehmoment aber gering ist Das blockförmige Kupplungselement 122 am unteren Ende des Taststiftes
103 ist in Längsrichtung des Taststiftes in einer Ausnehmung des Gehäuses verschiebbar, welche die
Lagerbohrung für den Rotor mit der Bohrung 110 für den Taststift verbindet Im dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Rotor 104 den Taststift 103 nur von
der gelöschten in die gesetzte Stellung zwangsläufig verschieben. Um jeden der Taststifte 103 ist daher eine
als Schraubenfeder ausgebildete Rückholfeder 124 gelegt welche auch das Kupplungsteil 122 in Anlage an
der Steuerkurve 121 hält Sofern eine vertikale Lage der Taststifte gewährleistet ist, sind aber die Rückholfedern
124 entbehrlich. Ferner könnte auch bei dieser Ausführungsform eine zwangsläufige Bewegung des
Taststiftes in beiden Verschieberichtungen durch den Rotor vorgesehen werden. Hierzu wäre es beispielsweise
nur erforderlich, anstelle der Steuerkurve 121 einen Steuerschlitz in entsprechendem Verlauf im Rotor 104
vorzusehen und in diesen Schlitz einen parallel zur Drehachse liegenden Stift des Kupplungsteils eingreifen
zulassen.
Um eine gegenseitige Störung der Magnetfelder der einzelnen Antriebseinrichtungen zu verhindern, sind wie
die F i g. 10 zeigt, die Drehachsen benachbarter Rotoren
104 jeweils um 90" gegeneinander verdreht
Auf jedem der Kerne 11! ist wie bei dem Modul 1 im
unteren Teil des Gehäuses eine trägerlose Spule 112
angeordnet, de-^n eines Ende elektrisch leitend mit
diesem Kern verbunden ist, während das andere Ende aller Magnetspulen mit dem zusätzlichen Kontaktstift
119 verbunden ist. Die Zwischenräume zwischen den Spulen 112 sind mit Gießharz ausgegossen, wodurch
auch die Kerne eine zusätzliche Festlegung erfahren.
Die Wirkungsweise der Antriebseinrichtungen ist die gleiche wie bei dem Modul 1, weil eine Erregung der
Spulen 112 zu einem Magnetfeld im Bereich des oberen
Endes des zugeordneten Kernes Hi führt, daß im Zusammenwirken mit dem Magnetfeld des Permanent-
magneten 105 bei richtiger Polung zu einer Abstoßung
des dem Kern 111 benachbarten Poles und einer Anziehung des zunächst entfernt liegenden Poles führt,
wobei auch hier eine Drehbewegung des Rotors durch den über die Magnetspule geführten Impuls etwas über
den halben Drehwinkel hinaus genügt, um den Rotor in die Endlage zu bringen. Da außerdem zwirohen dem
Kupplungsteil 122 und der Steuerkurve 121 Selbsthemmung vorhanden ist, hat auch diese Antriebseinrichtung
ein bistabiles Schaltverhalten.
Claims (1)
- Patentansprüche;1. Bistabile Vorrichtung zur Darstellung wenigstens eines Punktes einer takolen Information mit mindestens einem zwischen einer gesetzten Stellung, in der sein tastbares Ende über eine Tastfläche übersteht, und seiner gelöschten Stellung bewegbaren Taststift und je einer Antriebseinriohtu ig mit einem Permanentmagneten und einem einen Kern aufweisenden Elektromagneten für jeden vorhandenen Taststift, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (5; 105) Teil eines drehbar gelagerten, vom Magnetfeld des Permanentmagneten quer zur Drehachse durchsetzten Rotors (4; 104) ist, der eine seine Drehbewegung zumindest in der einen Drehrichtung mechanisch in eine zwangsläufige Bewegung des zugeordneten Taststiftes (3; 103) umsetzende Form hat, und daß das eine Ende des unbeweglichen Kerns (11; 111) des Elektromagneten neben dem Rotor (4; 104) in einer bei einer Drehbewegung des Rotors eine gegensinnige Änderung des Abstandes zwischen diesem Ende und den beiden Polen des Permanentmagneten <5; 105) ergebenden Lage angeordnet ist.2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der gelöschten Stellung der Abstand des freien Endes des Taststiftes (3; 103) von der Tastfläche (2; 102) mindestens gleich dem halben Hub der Antriebseinrichtung (4,5,11, 12; 104, 105, 111,112) gewählt ist3. Vorrichtung nach Anspruch ' oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Taststift (3; 103) wenigstens im Bereich vo;r der dem halben Drehwinkel des Rotors (4; 104) entspreqhende/1 Stellung bis zur gesetzten Stellung durch Selbsthemmung gegen eine Verschiebung durch eine auf ihn wirkende äußere Kraft mit Hilfe der Antriebseinrichtung gesichert ist.4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Kernes (11; Ml) als Anschlag in eine in der Rotationsebene des Permanentmagneten (5; 105) in Umfangsrichtung des Rotors (4; 104) verlaufende Ausnehmung (123) eingreift und daß zwischen den beiden die Anschlagflächen (16,17; 116,117) für den Kern bildenden Enden der Ausnehmung und dem benachbarten Pol des Permanentmagneten (5; 105) ein nichtmagnetisierbarer Werkstoff des Rotors vorgesehen ist.5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kern (11; Ul) als Kontaktstecker (18; 118) ausgebildet ist, mit dem das eine Ende der auf ihm angeordneten Spule (12; 112) elektrisch leitend verbunden ist.6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Darstellung eines einzelnen taktilen Zeichens, insbesondere eines Braille-Zeichens, erforderliche Anzahl von Taststiften (3; 103) zusammen mit ihren Antriebseinrichtungen (4,5,11,12!104,10S, Ul, 112) und einem zusätzlichen Kontaktstecker (19; 119) als zweites, für alle Antriebseinrichtungen gemeinsames Kontaktstück in einem quaderförmigen Kunststoffgehäuse mit über eine der Außenfläche des Gehäuses überstehenden Kontaktsteckern zu einem Modul (1; 101) vereinigt sind.7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktstecker (18, 14, 118, 119) über diejenige Flache des Gehäuses überstehen, die parallel zu derTastflache (2; 102) des Gehäuses liegt,8, Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, gekennzeichnet durch eine magnetische Abschirmung zwischen zwei unmittelbar nebeneinander angeordneten Modulen (1:101).9, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Rotors (4) in Richtung der Längsachse des Taststiftes (3) liegt und dem Rotor eine ihm bei einerto Drehung eine zwangsläufige Längsverschiebung aufzwingende Führung(8) zugeordnet ist10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) wenigstens einen radial über seine Mantelfläche überstehenden Teil(7) mit wendeiförmigem Verlauf aufweist, der in eine korrespondierende Nut (8) einer den Rotor aufnehmenden Bohrung (9) eingreift11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4) und der Taststift(3) einstückig ausgebildet sind.1Z Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehachse des Rotors (104) im rechten Winkel zur Verschieberichtung des Taststiftes (103) liegt und der Rotor eine in Richtung seines Umfangs verlaufende Steuerkurve (121) aufweist an der ein Kupplungsteil (122) des Taststiftes (104) anliegt13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet da3 die Steuerkurve (121) durch einen Teil der Mantelfläche des Rotors (104) gebildet ist.14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Anordnung mehrerer Antriebseinrichtungen und der zugeordneten Taststifte (3; 103) in zueinander parallelen und aufeinander ausgerichteten Reihen die Magnetsysteme unmittelbar benachbarter Antriebseinrichtungen gegeneinander verdreht liegen.15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren (4) nebeneinander angeordneter Antti;bseinrichtungen in Längsrichtung der Taststifte gegeneinander versetzt angeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19772707362 DE2707362C2 (de) | 1977-02-21 | 1977-02-21 | Bistabile Vorrichtung zur Darstellung wenigstens eines Punktes einer taktilen Information |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19772707362 DE2707362C2 (de) | 1977-02-21 | 1977-02-21 | Bistabile Vorrichtung zur Darstellung wenigstens eines Punktes einer taktilen Information |
Publications (2)
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DE2707362B1 DE2707362B1 (de) | 1977-12-08 |
DE2707362C2 true DE2707362C2 (de) | 1978-08-10 |
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ID=6001750
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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Families Citing this family (2)
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BG66734B1 (bg) * | 2013-11-29 | 2018-09-17 | Институт По Информационни И Комуникационни Технологии При Бан | Брайлов дисплей |
-
1977
- 1977-02-21 DE DE19772707362 patent/DE2707362C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2707362B1 (de) | 1977-12-08 |
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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