JP2007233314A - 触覚ピン表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 触覚ピン表示装置の小型・軽量化、低価格化及び省エネルギーを図る。
【解決手段】 触覚ピン２０と、触覚ピン２０を進退自由に支承する触覚ピン案内部材３０と、触覚ピン２０を触覚面３５から所望の高さに突出させるカム４０と、通電加熱により前記カム４０を回動させる形状記憶合金ワイヤー６０と、形状記憶合金ワイヤー６０に通電する通電ブラシ７０と、触覚ピン２０をカム４０側に付勢する圧縮コイルバネ１０とからなり、触覚ピン２０が触覚面３５から所望の高さに突出した上部死点及び触覚ピン２０が前記触覚面３５近傍まで後退した下部死点において触覚ピン２０とカム４０とが当接する部位の法線がカムの回動軸心を略通るようにした構成。
【選択図】 図１

Description

本発明は、４点の略半球状突起(または触覚ピン)からなる点字の数符、６点または８点の略半球状突起(または触覚ピン)からなる任意の点字、または任意の点図を表示する触覚ピン表示装置に関する。詳しくはカムと形状記憶合金ワイヤーを用い触覚面から所望の高さに触覚ピンを突出させるようにした触覚ピン表示装置に関する。

従来の点字表示装置は、電気・機械的に触覚ピンを突出させて点字を表示する点字表示部(点字表示ユニット)を所定の個数並べ、1行の文字列として表示し、視覚障害者がその行の上を指を滑らせて触覚(判読)し、視覚障害者に情報を伝達するものであった。

形状記憶合金のワイヤの伸縮をカムの回転に変え、このカムで点字ピンを押し出すことで、形状記憶合金のワイヤを点字ピンとほぼ直角方向に配置した構成、更に、カムの形状によりもしくは、ばねを組合せて前記カ厶にトグル動作をさせることで、保持電流を流すことなく点字ピンの「出」の状態を保持するものとして特開２００５−０７０７１６号公報が提案されている。
特開２００５−０７０７１６号公報

しかし特許文献１においては、点字を表示する点字ピンの配置間隔は２．５mm〜３mm程度と接近しており配設ピッチが小さい。その結果、点字ピンの長手方向軸心とカムの回動軸心とを一致させることができなかった。即ち、点字ピンを押し出すカムが相互に干渉せぬよう配慮する必要があった。その為、カムの回動軸心が点字ピンの長手方向軸心から離れている必要があった。
カムの回動軸心が点字ピンの長手方向軸心から離れている場合、「出」の状態の点字ピンがカム面に乗っていても、触覚に際して点字ピンが指で０．１Ｎ〜０．３Ｎの力で押されるとカムに回転モーメントが働き、カムが回転するのでバックアップしてくれない。これを解決するため、カムにばねを組合せて、カムがトグル動作を行なうようにする必要があった。

さらに、点字ピンは自動的に引っ込まず、手で点字ピンを押さないと引っ込まない。点字ピンを自動的に「没」の状態に戻すため圧縮コイルバネ等で点字ピンをカム側に常時付勢するとカムに回転モーメントが働く。そのため圧縮コイルバネ等を用いることが出来なかった。このことは一旦「出」の状態の点字ピンを手で押さえてリセットした後、新たに表示された点字を触覚する手順が必要となり、触覚操作が極めて煩わしくなる。また、連続的に点字を表示する場合に大きな障害となる。
さらに、形状記憶合金はプーリー(符号３)の外縁部(６)に固定され、かつ、プーリー(３)を支承する軸を介してアースされている。このため接触抵抗が大きく、かつ不安定となる恐れがあった。

本発明はカムの回動軸心が触覚ピン (点字ピン)の長手方向軸心から離れていてもバネによるトグル機構を不要にし、カムだけで触覚ピンを支承することを目的とする。また、指で触覚ピンを強く押圧しても触覚ピンが引っ込まないようにすることを目的とする。さらに、触覚面から所望高さに突出した触覚ピンを自動的に触覚面まで戻す(引っ込める)ことを目的とする。

本発明にかかる触覚ピン表示装置は、文字・図形を表示する触覚ピンと、前記触覚ピンを進退自由に支承する触覚ピン案内部材と、前記触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出させるカムと、通電加熱により前記カムを回動させる形状記憶合金ワイヤーと、前記形状記憶合金ワイヤーに通電する通電部材と、前記触覚ピンを前記カム側に付勢するバネとからなり、前記触覚ピンが前記触覚面から所望の高さに突出した上部死点及び前記触覚ピンが前記触覚面近傍まで後退した下部死点において前記触覚ピンと前記カムとが当接する部位の法線が前記カムの回動軸心を略通るように配置したことを特徴としたもので、これにより触覚ピンの保持電流を不要にして省エネルギーを図れる。また、装置の構造を簡単にして小型化、軽量化、低価格化を図れる。さらに、触覚ピンに過大な押圧力1Ｎ(ニュートン)〜１０Ｎ程度が掛かっても引っ込まない。(請求項１)

なお、本発明にかかる触覚ピン表示装置において、各触覚ピンに対応して設けた隣り合うカムが相互に干渉しないよう例えば対称形に配置したことを特徴としたもので、これによりカムの輪郭形状すなわちカムプロフィールにおける圧力角を小さくできる。(請求項２)
さらに本発明にかかる触覚ピン表示装置において、隣り合うカムを相互に逆回転させるようにしたことを特徴としたもので、これによりカムの輪郭形状すなわちカムプロフィールにおける圧力角を小さくできる。

さらに本発明にかかる触覚ピン表示装置において、形状記憶合金ワイヤーを挟持する保持金具をカムに一体的に備え、かつ、前記保持金具の一端側を前記カムの回動軸心を覆うごとく延設したことを特徴としたもので、これにより保持金具と通電ブラシとが保持金具の回動軸心で確実・安定に接触可能となる。形状記憶合金ワイヤーへの通電抵抗を小さくでき、カム回動時の弾接負荷を最小にできる。(請求項３)

さらに本発明にかかる触覚ピン表示装置において、保持金具の回動軸心に弾接する通電ブラシを備えたことを特徴としたもので、これにより回動する前記保持金具と通電ブラシとの接触抵抗が最小となり安定する。そして形状記憶合金ワイヤーに確実に安定して電力供給できる。
さらに、本発明にかかる触覚ピン表示装置において、隣接する２つの保持金具にそれぞれ弾接する通電ブラシが少なくとも一箇所で連繋し共通の外部接続端子を備えたことを特徴としたもので、これにより通電ブラシの剛性が高まり設置位置が安定する。また、外部リード線との接続箇所が１箇所減りはんだ付け等の作業工数が小さくなる。(請求項４)

本発明にかかるもう一つの触覚ピン表示装置は、文字・図形を表示する触覚ピンと、前記触覚ピンを進退自由に支承する触覚ピン案内部材と、前記触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出させるカムと、通電加熱により前記触覚ピンを前記触覚面から所望の高さに突出させる方向に前記カムを回動させる形状記憶合金ワイヤーと、前記触覚ピンが前記触覚面近傍まで後退する方向に前記カムを回動させるカム復動手段とからなり、前記触覚ピンが前記触覚面から所望の高さに突出した上部死点及び前記触覚ピンが前記触覚面近傍まで後退した下部死点において前記触覚ピンが前記カムに回転トルクを生じさせない輪郭形状を前記カムが備えたことを特徴としたもので、これにより触覚ピンの保持電流を不要にして省エネルギーを図れる。また、形状記憶合金ワイヤーの使用量ならびに該形状記憶合金ワイヤーを駆動する消費電力とを減らせる。さらに、確実に触覚ピンを触覚面近傍まで後退させられる。(請求項５)

上記構成により本発明装置は触覚ピンの保持電流を不要にして省エネルギーを図れる。構造を簡単にして小型化、軽量化、低価格化を図れる。また、触覚ピンに過大な押圧力が掛かっても触覚ピンが引っ込まず点字が消えない。指で触覚ピンを押さえリセットしなくても自動的に触覚ピンを引っ込ませることができる。形状記憶合金ワイヤーへの通電抵抗を小さくし安定化できる。回動する保持金具と通電ブラシとの摩擦負荷を最小にできる。

本発明にかかる触覚ピン表示装置は上述の通りである。点字は一般的に３行２列の６つの凸点で表示されるが、数字を表わす点字(数符)は２行２列の４つの凸点からなる。図４及び図７は４桁の数字を表示する場合の点字表示装置を例示している。
前記凸点は直径１．０ｍｍ〜２．０ｍｍ程度の細長い触覚ピンで形成し、触覚面より０．３ｍｍ〜０．８ｍｍ程度突出させて表示するのが一般的である。

前記触覚ピンは先端部を曲面たとえば略半球状とするのが好ましい。材質はステンレス部材の他に、ニッケル、アルマイト処理したアルミニウム、黄銅、防錆処理をした鉄系金属、フッ素樹脂をコーティングした鉄系金属、抗菌効果を有する銅部材、樹脂部材、光触媒粒子を混入した樹脂部材、光触媒を備えたステンレス部材等から選んだ一つとするのが好ましい。さらに、指が触れる前記先端部表面は摩擦抵抗を小さく,滑らかな仕上げ面とするのが好ましい。具体的には仕上げ面アラサが１．５Ｓ以下(表面の凹凸の高低差が１．５μｍ以下)とするのが好ましい。点字紙の表面アラサより滑らかな仕上げ面アラサとすることにより長時間、触覚ピンに触れても指の荒れや痛さを生じない。
触覚ピンを非金属部材たとえば樹脂で構成する場合、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリアミド、エポキシ、アクリル、フェノール、塩化ビニール、塩化ビニリデン等の中から選んだ一つの樹脂部材とするのが好ましい。

前記触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出させるには、カムと該カムを回動させる形状記憶合金ワイヤーとで行うのが好ましい。詳しくは、前記カムと一体的に取り付けた保持金具により形状記憶合金ワイヤーを挟持し、略逆Ｕ字状に形状記憶合金ワイヤーを張架した構成とするのが好ましい。
カムを時計方向に回動させる場合は逆Ｕ字状の頂部から右側に位置する形状記憶合金ワイヤーに通電し収縮させる。カムを反時計方向に回動させる場合は逆Ｕ字状の頂部から左側に位置する形状記憶合金ワイヤーに通電し収縮させればよい。

即ち、通電は形状記憶合金ワイヤーの両端部に配設した外部接続端子のいずれか片方と前記保持金具の回動軸心に弾接する通電ブラシとで行うのが好ましい。保持金具の回動軸心に通電ブラシを弾接させることにより回動する保持金具と通電ブラシとの摩擦負荷を最小にできる。また、接触抵抗を安定させられる。
前記カムは非金属部材たとえばエポキシ樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリイミド樹脂などの樹脂部材で構成するのが好ましい。
通電ブラシはばね性を有するリン青銅板、ばね鋼板、黄銅板、ニッケルメッキした鋼板、ステンレス鋼板などから選んだ一つで構成するのが好ましい。

形状記憶合金ワイヤーを挟持する保持金具は銅、黄銅板、ニッケルメッキした軟鋼板、ニッケルメッキしたアルミニウム板などの変形しやすい軟質金属で構成するのが好ましい。そして、カムの回動軸心を覆うごとく一端側を延出するのが好ましい。カムと保持金具との一体化はカムの側面に設けた円弧状溝内に保持金具を圧入固定するのが好ましい。
保持金具が形状記憶合金ワイヤーを挟持する手段は、カシメ手段の他に接着手段など任意の手段としてよいことは自明である。

触覚ピンは通常、０．１〜０．３Ｎ(ニュートン)の力で押圧、触覚される。しかし、初心者が強く押圧するなど,何らかの理由により過大な押圧力が触覚ピンに掛かった場合、触覚ピンは触覚面まで後退し点字が消える恐れがある。また、触覚ピンの長手方向軸心からカムの回動軸心が離れていた場合、触覚ピンをカム側に付勢する圧縮コイルバネ等によってカムに回転モーメントが働く。

触覚面から突き出た触覚ピンの後退を防止するには、触覚ピンが前記触覚面から所望の高さに突出した上部死点及び前記触覚ピンが前記触覚面近傍まで後退した下部死点において前記触覚ピンが前記カムに回転トルクを生じさせない輪郭形状を前記カムが備えることが好ましい。即ち、上部死点及び下部死点において、前記触覚ピンと前記カムとが当接する部位の法線が前記カムの回動軸心を略通るように配置するのが好ましい。
その結果、形状記憶合金ワイヤーの通電を切っても触覚ピンは触覚面から所定の高さに突出した状態、または触覚面近傍まで引っ込んだ状態を維持できる。また、過大な押圧力が触覚ピンに掛かっても触覚ピンは引っ込まない。
前記触覚ピンの突出高さをゼロにリセットするには、前述のごとく触覚ピンをカム側に常時付勢する圧縮コイルバネを段付きの触覚ピンに組み込むのが好ましい。

触覚ピンを進退させるのはカムであり、該カムを回動させるのは形状記憶合金ワイヤーである。即ち、形状記憶合金ワイヤーは触覚ピンを進退させるアクチュエータとして機能する。形状記憶合金ワイヤーは例えばニッケル−チタン合金とするのが好ましい。勿論、モリブデン、ニオブを含んだチタン合金等としてもよい。本発明においては通電することで形状記憶合金ワイヤーが加熱され収縮する機能を利用している。形状記憶合金の歪率を２％とした場合、０．５mmの収縮量を得るのに長さ２５mm程度のワイヤーが必要となる。本発明装置を構成する形状記憶合金ワイヤーの線径は例えば５８μm程度とした。

触覚ピン進退動作の長期信頼性、装置の小型化、組み立て作業の容易化等の実現において、形状記憶合金ワイヤーの端末処理が重要である。本発明装置において、半田付け可能な金属スリーブたとえば銅、黄銅、半田メッキした軟鋼等を形状記憶合金ワイヤーの端末部に圧着し挟持する構成とするのが好ましい。そして、形状記憶合金ワイヤーの端部を挟持した金属スリーブを案内部材の下端側に所定間隔に外部接続端子として配設し、略逆Ｕ字状に形状記憶合金ワイヤーを張架する構成とするのが好ましい。

触覚ピンを進退自由に支承する触覚ピン案内部材は成型した樹脂部材等で構成するのが好ましい。樹脂はポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリアミド、エポキシ、アクリル、塩化ビニール、塩化ビニリデン等の樹脂部材とするのが好ましい。

前記触覚ピンを進退させるアクチュエータ(形状記憶合金とその通電・制御回路)等を制御する制御回路の一例を図８のブロック構成図に示す。簡単に説明すると、制御回路１２０はパラレルインプット／アウトプットユニット(ＰＩＯ)１２１と中央演算処理装置(ＣＰＵ)１２２とアナログ／ディジタル変換器(Ａ／Ｄ)１２３とメモリ１２４とシリアルインプット／アウトプットインターフェース(ＳＩＯ)１２５とからなる。
ＰＩＯ１２１はＣＰＵ１２２と結合し、６点式点字キーボード１２６、点字表示制御スイッチ１２７等から信号を受け、該受けた信号はＣＰＵ１２２によって制御され触覚ピン駆動アクチュエータ(形状記憶合金とその通電回路)１２９へ送られる。Ａ／Ｄコンバータ１２３は表示速度制御スイッチ１３０から信号を受け、出力信号をＣＰＵ１２２へ送る。ＳＩＯ１２５はＣＰＵ１２２とユニバーサルシリアルバス(ＵＳＢ)１３１とに接続している。ＣＰＵ１２２はメモリ１２４及び外部メモリ１３４に結合している。ＣＰＵ１２２はＰＩＯ１２１、Ａ／Ｄコンバータ１２３、ＳＩＯ１２５、メモリ１２４、外部メモリ１３４等から受けた信号に応じ出力信号をモータコントローラ１３２に提供する。モータコントローラ１３２は出力信号をモータ１３３に送り制御する。

以下、本発明の一実施例における触覚ピン表示ユニットを図面とともに説明する。図１は本発明の一実施例における触覚ピン表示ユニットの要部正面図、図２は図１を切断線Ｓ―Ｓで切断した要部断面図、図３は図１の要部底面図を示す。

図1〜図３に示す触覚ピン表示ユニット１００は点字の数符を構成する凸点の内、一列の２点を表示するものである。なお、前記数符は一般的に２行２列の計４点で一桁を表示している。
触覚ピン表示ユニット１００は所定間隔に隣接して配設した２本の段付きのステンレス製触覚ピン２０と、前記触覚ピン２０を進退自由に支承する触覚ピン案内部材３０と、前記触覚ピン２０を触覚面３５から所望の高さに突出させるカム４０と、通電加熱により前記カム４０を回動させる形状記憶合金ワイヤー６０と、形状記憶合金ワイヤー６０に通電する通電ブラシ７０と、触覚ピン２０をカム４０側に付勢する圧縮コイルバネ１０とからなり、触覚ピン２０が前記触覚面３５から所望の高さに突出した上部死点及び触覚ピン２０が前記触覚面３５近傍まで後退した下部死点において、前記触覚ピン２０と前記カム４０とが当接する部位の法線が前記カムの回動軸心を略通るように配置したことを特徴とする。

隣接する２本の触覚ピン２０,２０に対応して配置したエポキシ樹脂製カム４０,４０は相互に干渉しないよう対称形に配置し、かつ、逆方向に回動させるよう構成している。
図１においては左側の触覚ピンが突出した状態、右側の触覚ピンが引っ込んだ状態を示している。各カム４０は図２に示すごとく、触覚ピン案内部材３０の壁部に立設した支軸９０に回動可能に支承されている。

図１において、左側の触覚ピン２０を突出させるには、触覚ピン案内部材３０の下端側に配設した外部接続端子８０(図３において左から２番目)と通電ブラシ７０の下端側に配設した外部接続端子７１とで電力供給する。通電により略逆Ｕ字状に張架した形状記憶合金ワイヤー６０の頂部から右側に位置する部分が収縮し、カム４０が時計方向に所定角度だけ回動した状態で停止する。その結果、触覚ピン２０は０．５mm程度触覚面３５から突出する。この時、前記触覚ピン２０と前記カム４０とが当接する部位の法線が前記カム４０の回動軸心を略通るようにしてあるので、前記触覚ピン２０を押圧しても前記カム４０は回転モーメントを受けない。従って形状記憶合金ワイヤー６０への通電を停止してもカム４０へは回転トルクが作用せず触覚ピン２０は引っ込まない。

図１において、突出した左側の触覚ピン２０を引っ込めるには、外部接続端子８０(図３において左端)と外部接続端子７１とで電力供給する。通電により略逆Ｕ字状に張架した形状記憶合金ワイヤー６０の頂部から左側に位置する部分が収縮し、カム４０が反時計方向に所定角度だけ回動した状態で停止する。その結果、触覚ピン２０は触覚面３５近傍まで後退する。この時、前記触覚ピン２０と前記カム４０とが当接する部位の法線が前記カム４０の回動軸心を略通るようにしてあるので、前記触覚ピン２０を押圧しても前記カム４０は回転モーメントを受けない。従って、形状記憶合金ワイヤー６０への通電を停止してもカム４０へは回転トルクが作用せずカム４０は回動しない。

図１に示す右側の触覚ピン４０を突出させるにはカム４０を反時計方向に回動させ、触覚ピン４０を引っ込めるには時計方向に回動させるよう構成している。即ち、数符の１列を構成する触覚ピン表示ユニットにおいて前述のごとく、隣り合うカム４０,４０をそれぞれ対称形に配置し,逆回転させることにより相互に干渉するのを防止している。

触覚ピン表示ユニット１００は触覚ピン２０を段付きに構成し、該段付き部に圧縮コイルバネ１０を組み込むことによって触覚ピン２０を常時カム４０側に付勢するようにしている。これにより触覚面３５から所望高さに突出した触覚ピン２０を自動的に触覚面３５近傍まで戻す(引っ込める)ことができる。

また、触覚ピン表示ユニット１００において形状記憶合金ワイヤー６０を挟持する保持金具５０をカムと一体的に配設し、かつ、保持金具５０の一端側がカム４０の回動軸心を覆うよう延設している。そして、保持金具５０の回動軸心に通電ブラシ７０を弾接させる構成とした。これにより回動する保持金具５０と通電ブラシ７０との摩擦負荷を最小にできる。また、接触抵抗を安定させられる。なお、リン青銅板からなる通電ブラシ７０は図２に示すごとく銅製保持金具５０と弾接する部分に略半球状の銀製接点７２を配設するのが好ましい。

さらに、触覚ピン表示ユニット１００において、隣接する２つの保持金具５０,５０にそれぞれ弾接する通電ブラシ７０が少なくとも一箇所で連繋し共通の外部接続端子７１を備えた構成とするのが好ましい。これにより通電ブラシ７０の剛性が高まり取り付け位置が安定する。また、外部リード線との接続箇所が１箇所減りはんだ付け等の作業工数が小さくなる。

このように本発明の触覚ピン表示ユニットは、触覚ピン２０の上部死点と下部死点において触覚ピン２０とカム４０とが当接する部位の法線が前記カム４０の回動軸心を略通るようにしてあり、かつ、触覚ピン２０の最大径内にカム４０の回動軸心が位置する構成とすることにより過大な触覚ピン押圧にも耐えられ、引っ込まない。また、形状記憶合金ワイヤーへの通電を切っても触覚ピンは突出状態を維持できる。さらに、触覚ピン２０を常時カム面側に付勢する圧縮コイルバネを併用することにより触覚ピンを自動的に引っ込ませることができ装置の単純化、小型化、軽量化、低価格化を図れる。

なお上記実施例において、形状記憶合金ワイヤーの収縮に代え、形状記憶合金ワイヤーの伸長をアクチュエータ機能として利用してよいことは自明である。
図１において符号yは触覚ピン２０の長手方向軸心とカム４０の回動軸心とのズレ量を示している。

図４〜図８に示す触覚ピン表示装置２００は点字の４桁の数字を表示可能としたもので、前記触覚ピン表示ユニット１００を横一列に８個、所定間隔に並べて構成したものである。従って、基本的な構成と動作は触覚ピン表示ユニット１００と同じであり詳細な説明を省略する。
図４は本発明の一実施例における触覚ピン表示装置の要部正面図、図５は図４の要部側面図、図６は図４において触覚ピンを突出させた状態の要部側面、図７は図４の要部平面図、図８は触覚ピン駆動アクチュエータ等の制御回路のブロック構成図を示す。

符号２１０はピアノ線からなる圧縮コイルバネ、２２０は段付きのステンレス製触覚ピン、２３０はポリスチレン樹脂からなる案内部材、２４０はエポキシ樹脂からなるカム、２５０はニッケルメッキした銅部材からなる保持金具、２６０は前記保持金具２５０にカシメにより挟持され,略逆Ｕ字状に張架された線径５８μmの形状記憶合金ワイヤー、２７０はリン青銅板からなり前記保持金具２５０の回動軸心に弾接する通電ブラシ、２８０は前記形状記憶合金ワイヤー２６０の両端にカシメ取り付けされた銅製の外部接続用端子、２７１は前記通電ブラシの一端側を構成する外部接続用端子を示している。
なお、数符を表示する場合、４桁に限らず任意に桁数を設定してよいことは自明である。

以下、実施例２における触覚ピン表示ユニットを図面と共に説明する。図９は本発明のもう一つの実施例における触覚ピン表示ユニットの要部正面図、図１０は図９において触覚ピンを突出させた状態の要部正面図を示す。

図９、図１０において、触覚ピン表示ユニット３００は、文字・図形を表示する触覚ピン３２０と、前記触覚ピン３２０を進退自由に支承する触覚ピン案内部材３３０と、前記触覚ピン３２０を触覚面３３５から所望の高さに突出させるカム３４０と、通電加熱により前記触覚ピン３２０を前記触覚面３３５から所望の高さに突出させる方向に前記カム３４０を回動させる形状記憶合金ワイヤー３６０と、前記触覚ピン３２０が前記触覚面３３５近傍まで後退する方向に前記カム３４０を回動させるカム復動手段とからなり、前記触覚ピン３２０が前記触覚面３３５から所望の高さに突出した上部死点及び前記触覚ピンが前記触覚面３３５近傍まで後退した下部死点において前記触覚ピン３２０が前記カム３４０に回転トルクを生じさせない輪郭形状を前記カム３４０が備えたことを特徴とする。詳しくは、前記触覚ピン３２０と前記カム３４０とが当接する部位の法線が前記カム３４０の回動軸心を略通るよう構成している。

図９において、数符の一列をなす２本の触覚ピン３２０,３２０の進退を一対のカム３４０,３４０を同一の向きに並べ、かつ、同一方向に回動させて行う構成としている。さらに、触覚ピン３２０を触覚面３３５から所望高さに突出させる場合にのみ形状記憶合金ワイヤー３６０に通電し収縮させる構成としている。さらに、触覚ピン３２０を触覚面３３５近傍にまで引っ込める場合はモータ等(図示せず)によるカム３４０復動手段を用いる構成としている。その他の構成は実施例１と同様としている。

図９において、形状記憶合金ワイヤー３６０は通電されておらず、かつ、縮んでいない状態を示している。そして、カム３４０は触覚ピン３２０を持ち上げず、触覚ピン３２０は触覚面３３５近傍まで後退している。
なお、カム復動板３５０の突起部３５１と前記カム３４０のレバー部３４５は係合関係を成すが、図９に示す状態では両者は係合していない。前記カム復動板３５０の往復移動はモータと該モータ軸に取り付けた偏心円盤等により(いずれも図示せず)行われる。

さらに、左右一対のカム３４０、３４０が回動時に相互に干渉せぬよう該カムの板厚方向の厚さ寸法及び配置を配慮している。例えば、図９において右側のカム３４０だけが反時計方向に回動し、左側のカム３４０が停止している場合、右側のカムは左側のカムに当り干渉してしまう。これを防ぐため左側のカムの板厚、すなわち図９の紙面奥行き方向側を所定に削って薄く構成し、右側のカムの板厚、すなわち図９の紙面手前側を所定に削るか、または奥行き側に所定量だけずらせて配置し隣接するカム相互の干渉を回避する構成としている。

形状記憶合金ワイヤー３６０を通電により発熱させると形状記憶合金ワイヤー３６０は縮む。その結果、図１０に示すごとくカム３４０は反時計方向に回動して触覚ピン３２０を持ち上げ、該触覚ピン３２０を触覚面３３５から所望の高さに突出させる。この場合、前記触覚ピン３２０と前記カム３４０とが当接する部位の法線が前記カム３４０の回動軸心を略通るよう構成している。従って形状記憶合金ワイヤー３６０への通電を停止してもカム３４０へは回転トルクが作用せず触覚ピン２０は引っ込まない。
この時、カム３４０のレバー部３４５とカム復動板３５０の突起部３４５は係合関係を成している。

次に図１０において、触覚ピン３２０を触覚面３３５近傍にまで後退させる場合は、図示していないモータと偏心円盤等により、カム復動板３５０を左方向に移動させると、突起部３５１がレバー部３４５と係合しているので、カム３４０は時計方向に回動して図１０の状態から図９の状態になる。この時、縮んだ形状記憶合金ワイヤー３６０は強制的に伸ばされる。その後、カム復動板３５０は右方向に復動して図９の状態で待機する構成としている。

上記構成により実施例２における触覚ピン表示ユニット３００の場合も触覚ピン３２０の保持電流を不要にして省エネルギーを図れる。また、形状記憶合金ワイヤー３６０の使用量ならびに該形状記憶合金ワイヤー３６０を駆動する消費電力を減らすことができる。さらに、カム復動板３５０の一往復動作により数符を構成する全ての触覚ピン３２０を瞬時に触覚面３３５近傍まで後退させられる。
なお、実施例２の触覚ピン表示ユニット３００を複数用い、図４〜図８に示す触覚ピン表示装置２００を同様に構成できることは自明である。その場合、共通する１枚のカム復動板により複数桁の数符を構成する全ての触覚ピンを一往復動作により瞬時に触覚面３３５近傍まで後退させられることも自明である。

本発明にかかる触覚ピン表示装置は、点字表示装置のほかに点図の二次元表示または三次元表示装置等に利用できる。点字表示装置はＡＴＭ(現金自動受け払い機)、自動販売機、エレベータ等の表示端末として利用できる。

本発明の一実施例における触覚ピン表示ユニットの要部正面図 図１を切断線Ｓ―Ｓで切断した要部断面図 図１の要部底面図 本発明の一実施例における触覚ピン表示装置の要部正面図 図４の要部側面図 図４において触覚ピンを突出させた状態の要部側面図 図４の要部平面図 触覚ピン駆動アクチュエータ等の制御回路のブロック構成図 本発明のもう一つの実施例における触覚ピン表示ユニットの要部正面図 図９において触覚ピンを突出させた状態の要部正面図

符号の説明

１０、２１０、３１０ 圧縮コイルバネ
２０、２２０、３２０ 触覚ピン
３０、２３０、３３０ 案内部材
３５、３３５ 触覚面
４０、２４０、３４０ カム
５０、２５０ 保持金具
６０、２６０、３６０ 形状記憶合金ワイヤー
７０、２７０、３７０ 通電ブラシ
７１、２７１ 端子
８０、２８０ 端子
９０ 支軸
１００、３００ 触覚ピン表示ユニット
２００ 触覚ピン表示装置
３４５ レバー部
３５０ カム復動板
３５１ 突起部
y 触覚ピンの長手方向軸心とカムの回動軸心とのズレ量

本発明にかかる触覚ピン表示装置は、文字・図形を表示する触覚ピンと、前記触覚ピンを進退自由に支承する触覚ピン案内部材と、前記触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出させるカムと、通電加熱により前記カムを回動させる形状記憶合金ワイヤーと、前記形状記憶合金ワイヤーに通電する通電部材と、前記触覚ピンを前記カム側に付勢するバネとからなり、前記触覚ピンが前記触覚面から所望の高さに突出した上部死点及び前記触覚ピンが前記触覚面近傍まで後退した下部死点において前記触覚ピンと前記カムとが当接する部位の法線が前記カムの回動軸心を略通るように配置したことを特徴としたもので、これにより触覚ピンの保持電流を不要にして省エネルギーを図れる。また、装置の構造を簡単にして小型化、軽量化、低価格化を図れる。さらに、触覚ピンに過大な押圧力1Ｎ(ニュートン)〜１０Ｎ程度が掛かっても引っ込まない。

なお、本発明にかかる触覚ピン表示装置において、各触覚ピンに対応して設けた隣り合うカムが相互に干渉しないよう例えば対称形に配置したことを特徴としたもので、これによりカムの輪郭形状すなわちカムプロフィールにおける圧力角を小さくできる。
さらに本発明にかかる触覚ピン表示装置において、隣り合うカムを相互に逆回転させるようにしたことを特徴としたもので、これによりカムの輪郭形状すなわちカムプロフィールにおける圧力角を小さくできる。

さらに本発明にかかる触覚ピン表示装置において、形状記憶合金ワイヤーを挟持する保持金具をカムに一体的に備え、かつ、前記保持金具の一端側を前記カムの回動軸心を覆うごとく延設したことを特徴としたもので、これにより保持金具と通電ブラシとが保持金具の回動軸心で確実・安定に接触可能となる。形状記憶合金ワイヤーへの通電抵抗を小さくでき、カム回動時の弾接負荷を最小にできる。

さらに本発明にかかる触覚ピン表示装置において、保持金具の回動軸心に弾接する通電ブラシを備えたことを特徴としたもので、これにより回動する前記保持金具と通電ブラシとの接触抵抗が最小となり安定する。そして形状記憶合金ワイヤーに確実に安定して電力供給できる。
さらに、本発明にかかる触覚ピン表示装置において、隣接する２つの保持金具にそれぞれ弾接する通電ブラシが少なくとも一箇所で連繋し共通の外部接続端子を備えたことを特徴としたもので、これにより通電ブラシの剛性が高まり設置位置が安定する。また、外部リード線との接続箇所が１箇所減りはんだ付け等の作業工数が小さくなる。

本発明にかかるもう一つの触覚ピン表示装置は、文字・図形を表示する触覚ピンと、前記触覚ピンを進退自由に支承する触覚ピン案内部材と、前記触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出させるカムと、通電加熱により前記触覚ピンを前記触覚面から所望の高さに突出させる方向に前記カムを回動させる形状記憶合金ワイヤーと、前記触覚ピンが前記触覚面近傍まで後退する方向に前記カムを回動させるカム復動手段とからなり、前記触覚ピンが前記触覚面から所望の高さに突出した上部死点及び前記触覚ピンが前記触覚面近傍まで後退した下部死点において前記触覚ピンが前記カムに回転トルクを生じさせない輪郭形状を前記カムが備えたことを特徴としたもので、これにより触覚ピンの保持電流を不要にして省エネルギーを図れる。また、形状記憶合金ワイヤーの使用量ならびに該形状記憶合金ワイヤーを駆動する消費電力とを減らせる。さらに、確実に触覚ピンを触覚面近傍まで後退させられる。

Claims (5)

1. 文字・図形を表示する触覚ピンと、前記触覚ピンを進退自由に支承する触覚ピン案内部材と、前記触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出させるカムと、通電加熱により前記カムを回動させる形状記憶合金ワイヤーと、前記形状記憶合金ワイヤーに通電する通電部材と、前記触覚ピンを前記カム側に付勢するバネとからなり、前記触覚ピンが前記触覚面から所望の高さに突出した上部死点及び前記触覚ピンが前記触覚面近傍まで後退した下部死点において前記触覚ピンと前記カムとが当接する部位の法線が前記カムの回動軸心を略通るように配置したことを特徴とする触覚ピン表示装置。
2. 各触覚ピンに対応して設けた隣り合うカムが相互に干渉しないよう配置したことを特徴とする請求項１記載の触覚ピン表示装置。
3. 形状記憶合金ワイヤーを挟持する保持金具をカムに一体的に備え、かつ、前記保持金具の一端側が前記カムの回動軸心を覆うよう延設したことを特徴とする請求項１〜２のいずれか1項に記載の触覚ピン表示装置。
4. 隣接する２つの保持金具にそれぞれ弾接する通電部材が共通の外部接続端子を備えたことを特徴とする請求項３記載の触覚ピン表示装置。
5. 文字・図形を表示する触覚ピンと、前記触覚ピンを進退自由に支承する触覚ピン案内部材と、前記触覚ピンを触覚面から所望の高さに突出させるカムと、通電加熱により前記触覚ピンを前記触覚面から所望の高さに突出させる方向に前記カムを回動させる形状記憶合金ワイヤーと、前記触覚ピンが前記触覚面近傍まで後退する方向に前記カムを回動させるカム復動手段とからなり、前記触覚ピンが前記触覚面から所望の高さに突出した上部死点及び前記触覚ピンが前記触覚面近傍まで後退した下部死点において前記触覚ピンが前記カムに回転トルクを生じさせない輪郭形状を前記カムが備えたことを特徴とする触覚ピン表示装置。
   
   
   
   

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