JPH07170707A - 双安定ピンアクチュエーター - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 消費電力が少なく且つ動作の信頼性の向上さ
せたピンアクチュエーターを提供すること。 【構成】 柱状の磁性体と、該磁性体の中央部に設けら
れ且つ軸方向に磁化された永久磁石と、上記磁性体の両
端部付近に設けた第１及び第２のコイルとを有し、軸方
向の所定範囲内を移動可能なピンと、ピンの端部が進入
する開口部を有し、ほぼ平行に設けられた板状で且つ磁
性体の第１及び第２部材と、該第１及び第２部材の間に
設けられ第１及び第２部材と磁気回路を形成する磁気回
路形成手段とを有する継鉄とを具備し、第１及び第２の
コイルは直列接続され且つ巻き方向が逆であり、第１及
び第２のコイルに第１の向き及び第２の向きの電流を夫
々所定時間供給することにより、ピンを上記軸方向の所
定範囲内の両端部の何れかに移動させて安定状態とする
ことを特徴とする双安定ピンアクチュエーターを提供す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ピンアクチュエーター
に関し、特に、軸に平行に移動可能なピンが２つの安定
状態を有する双安定ピンアクチュエーターに関する。

【０００２】

【従来の技術】ピンを軸方向に移動させるピンアクチュ
エーターは、文字及び図形を表示するピンディスプレー
装置等に用いられる。ピンアクチュエーターの具体的な
応用例として、例えば、盲人用の点字ディスプレー装置
がある。

【０００３】本明細書では、従来のピンアクチュエータ
ーの応用例として、盲人用の点字ディスプレー装置につ
いて説明する。

【０００４】盲人用の点字ディスプレー装置は、ワープ
ロ等からの文字信号を装置の表示部に点字文字として表
示する装置である。

【０００５】図７は、上述の盲人用の点字ディスプレー
装置の概略平面図であり、装置の表示部１０を示してい
る。

【０００６】表示部１０での点字文字の表示は、表示部
１０の表示板１４上に、複数の点字表示用突起１２を、
選択的に突出或いは後退（引っ込むこと）させて行う。
点字表示用突起１２が突出した場合の突出部分は、通
常、直径及び高さが１ｍｍ程度の円柱状である。

【０００７】特定の点字一文字は、符号１６で示した８
個の点字表示用突起１２の内の特定の点字表示用突起
を、表示板１４上に突出させて表す。点字ディスプレー
装置は、表示行数が１行のものが普通であり、一度に約
１００文字が表示される。

【０００８】したがって、表示部１０に任意の点字を表
示させるためには、各々の点字表示用突起１２が、自在
に、表示板１４上に突出及び後退できるようにする必要
がある。

【０００９】また、点字の読取りには点字表示用突起を
上から指先で触る必要がある。したがって、表示板１４
上に突出した点字表示用突起１２が、読取りの際の指圧
により引っ込まないように固定する必要がある。

【００１０】このため、点字表示用突起の突出後退の制
御、突出時の点字表示用突起の固定を効率よく行うため
に、ピンアクチュエーターを用いるのが普通である。

【００１１】ピンアクチュエーターを用いた盲人用の点
字ディスプレー装置では、次のようにして点字を表示し
ている。

【００１２】点字ディスプレー装置内には、各点字表示
用突起の下側に夫々ピンが固定されている。各ピンは、
各ピンに設けられたピン移動機構により、夫々独立に上
下方向に移動可能である。

【００１３】ピンが上方に移動すると、ピンの先端に固
定した点字表示用突起の上端部分が、表示板上に突出す
る。このとき、ピンアクチュエーターは、点字表示用突
起の上方突出を維持しなければならない。一方、ピンが
下方に移動すると、ピンに固定した点字表示用突起は点
字ディスプレー装置内に納まる。

【００１４】上述したように、ピンアクチュエーターに
より複数本のピンを夫々独立に上下方向に動かすことが
できるので、任意の点字表示用突起の上端部分を表示板
上に突出させて所望の点字を表示できる。

【００１５】このように、ピンアクチュエーターは、盲
人用の点字ディスプレー装置に用いて好適である。

【００１６】上記点字ディスプレー装置の他に、文字及
び図形を表示するピンディスプレー装置用のピンアクチ
ュエーターは、従来、圧電素子を用いた圧電型のピンア
クチュエーターであった。

【００１７】しかし、圧電型ピンアクチュエーターをピ
ンディスプレー装置に用いる場合、ピンを上下方向に移
動させる際だけではなく、ピンを上方に保持する際にも
電力を必要とする。即ち、文字及び図形を表示してその
状態を維持する際にも電力を供給し続けなくてはならな
い。

【００１８】したがって、ピンディスプレー装置に表示
された文字及び図形を、電力を供給することなく維持
（保持）できれば、装置の動作の信頼性の向上及び装置
の省エネルギー化の観点からも、非常に有用なことであ
る。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、消費
電力が少なく且つ動作の信頼性の向上させたピンアクチ
ュエーターを提供することである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】柱状の磁性体と、該磁性
体の中央部に設けられ且つ軸方向に磁化された永久磁石
と、上記磁性体の両端部付近に夫々設けた第１及び第２
のコイルとを有し、上記軸方向の所定範囲内を移動可能
なピンと、上記ピンの端部が進入する開口部を有し、ほ
ぼ平行に設けられた板状で且つ磁性体の第１及び第２部
材と、該第１及び第２部材の間に設けられ上記第１及び
第２部材と磁気回路を形成する磁気回路形成手段とを有
する継鉄とを具備し、上記第１及び第２のコイルは直列
接続され且つ巻き方向が逆であり、上記第１及び第２の
コイルに第１の向き及び第２の向きの電流を夫々所定時
間供給することにより、上記ピンを上記軸方向の所定範
囲内の両端部の何れかに移動させて安定状態とすること
を特徴とする双安定ピンアクチュエーターを提供する。
また、上記第１及び第２部材の夫々は複数の開口部を有
し、上記第１及び第２部材の間に上記第１及び第２部材
と磁気回路を形成する磁気回路形成手段を更に設け、夫
々の開口部にピンの端部が進入するようにした双安定ピ
ンアクチュエーターを提供する。さらにまた、上記複数
本のピンを２行４列に並べたピンの組が、複数組設けら
れている双安定ピンアクチュエーターを提供する。

【００２１】

【実施例】図１及び図２を用いて、本発明に係る双安定
ピンアクチュエーターの構造を説明する。

【００２２】図１及び図２は本発明に係る双安定ピンア
クチュエーターの断面図であり、断面以外の図示は図面
を簡略にするために省略してある（他の断面図面も同様
に断面以外の図示は省略してある）。

【００２３】図１は双安定ピンアクチュエーター内のピ
ンが一方の安定位置（第１安定位置）にある場合を説明
する図であり、図２は双安定ピンアクチュエーター内の
ピンが他方の安定位置（第２安定位置）にある場合を説
明する図である。図１及び図２において、同じ箇所には
同じ符号を付した。

【００２４】図１及び図２に示すように、本発明に係る
双安定ピンアクチュエーターは、板状で且つ磁性体の板
状部材２０、２２を有し、これらの部材は平行に配置さ
れている。尚、符号２８は板状部材２０に設けた孔（開
口部）を示し、同様に、符号２９は板状部材２２に設け
た孔（開口部）を示す。

【００２５】更に、図１及び図２の双安定ピンアクチュ
エーターは、板状部材２０、２２と磁気回路を形成する
磁気回路形成手段（柱状部材２４ａ、２４ｂから成る）
を有する。上記板状部材２０、２２と柱状部材２４ａ、
２４ｂは、ピンアクチュエーターの継鉄を構成する。

【００２６】継鉄の内部には、柱状の磁性体のピン２６
（ピンの端部を２５ａ、２５ｂで示す）が設けられてい
る。

【００２７】ピン２６が双安定ピンアクチュエーター内
の上述の第１安定位置にあるときは、図１に示すよう
に、ピン２６の端部２５ｂが部材２２に設けられた孔２
９内に進入している。一方、ピン２６が双安定ピンアク
チュエーター内の上記の第２安定位置のときには、図２
に示すように、ピン２６の端部２５ａが第１部材２０に
設けられた第１の孔２８内に進入している。

【００２８】上記ピン２６は、後述するように、第１安
定位置（図１）と第２安定位置（図２）との範囲内で、
矢印２７の方向に移動可能である。

【００２９】ピン２６の中央部には永久磁石３０が設け
られており、永久磁石３０は、矢印３２の向きに磁化さ
れている。ピン２６の軸方向の両端部付近に、コイル３
４、３６が夫々設けられている。コイル３４、３６は直
列接続され、且つ巻き方向が逆である。

【００３０】次に、図３及び図４を参照し、ピン２６
が、第１安定位置と第２安定位置で特定される範囲内で
移動し、２安定の内の何れの安定状態（即ち、第１安定
位置或いは第２安定位置）になるかを説明する。

【００３１】図３（ａ）は、ピン２６が第１安定位置に
あり、安定状態を保持しているときの図である。安定状
態では、コイル３４、３６に電流は供給されていない。
したがって、永久磁石３０から生じる磁力線は磁力線４
２ａ、４２ｂのようになり、ピン２６は板状部材２２に
吸引される。即ち、ピン２６には矢印４６の向きの力が
働き、ピン２６は第１安定位置に安定状態を有する。

【００３２】図３（ｂ）は、ピン２６を双安定ピンアク
チュエーター内の第１安定位置から第２安定位置へ移動
させる場合を説明する図である。ピン２６を第１安定位
置から第２安定位置へ移動させる場合には、ピン２６内
に矢印４８及び５０の向き（逆向き）の磁場を発生させ
るために、直列接続のコイル３４、３６に所定の向きの
電流を流す。上述したように、コイル３４とコイル３６
とは直列接続され且つ巻き方向が逆なので、発生磁場の
向きは逆向き（矢印４８及び５０の向き）となる。

【００３３】このとき、永久磁石３０による磁場は矢印
５２及び５４で示した向きなので、永久磁石３０の上部
（図面上）の磁場は強くなり、永久磁石３０の下部（図
面上）の磁場は弱くなる。コイル３４、３６に流す電流
の大きさを調節することにより、コイル３６による矢印
５０の向きの磁場と、永久磁石３０による矢印５４の向
きの磁場を相殺させることが可能である。

【００３４】コイル３６による磁場と永久磁石３０によ
る磁場とを相殺させた場合、双安定ピンアクチュエータ
ー内に生じる磁力線は磁力線５６ａ、５６ｂのようにな
り、ピン２６が板状部材２０に吸引される。即ち、ピン
２６には矢印５８の向きの力が働き、ピン２６は第１安
定位置から第２安定位置へと移動する。

【００３５】図４（ａ）は、ピン２６が第２安定位置に
ある状態を示す図である。上述したように、ピン２６が
安定状態にあるときには、コイル３４、３６に電流は供
給されていない。したがって、永久磁石３０から生じる
磁力線は磁力線６０ａ、６０ｂのようになり、ピン２６
は板状部材２０に吸引されている。即ち、ピン２６には
矢印６４の向きの力が働き、ピン２６は第２安定位置に
ある。

【００３６】図４（ｂ）は、ピン２６を第２安定位置か
ら第１安定位置へ移動させる場合を説明する図である。

【００３７】ピン２６を第２安定位置から第１安定位置
に移動させるためには、コイル３４、３６に、ピン２６
を第１安定位置から第２安定位置に移動させたときの電
流の向きと逆方向の電流を流し、ピン２６内に矢印６６
及び６８の向きの磁場を発生させる。

【００３８】このとき、永久磁石３０による磁場は矢印
７０及び７２で示した向きなので、永久磁石３０の上部
（図面上）の磁場は弱くなり、永久磁石３０の下部（図
面上）の磁場は強くなる。

【００３９】上述の場合と同様に、コイル３４、３６に
流す電流の大きさを調節することにより、コイル３６に
よる矢印６６の向きの磁場と、永久磁石３０による矢印
７０の向きの磁場を相殺させることが可能である。

【００４０】コイル３４による磁場と永久磁石３０によ
る磁場とを相殺させた場合、双安定ピンアクチュエータ
ー内に生じる磁力線は磁力線７４ａ、７４ｂのようにな
り、ピン２６が板状部材２２に吸引される。即ち、ピン
２６には矢印７６の向きの力が働き、ピン２６は第２安
定位置から第１安定位置へと移動する。

【００４１】以上説明したように、本発明によれば、直
列接続したコイル３４、３６に、方向の異なる電流を夫
々所定時間供給することにより、双安定ピンアクチュエ
ーターのピン２６を２つの安定位置（第１及び第２安定
位置）の何れかにすることができる。

【００４２】即ち、本発明によれば、ピンを一方の安定
位置から他方の安定位置に移行させる場合にのみ電力を
必要とする。したがって、従来のピンアクチュエーター
に比べ、装置動作の信頼性が向上し、装置の省エネルギ
ー化が図れる。

【００４３】図５は、本発明に係る双安定ピンアクチュ
エーターを具体的な装置に応用するために、ピン２６の
端部２５ａ、２５ｂに、夫々非磁性体の突起７８ａ、７
８ｂを設けた様子を示す図である。図５では、図１及び
図２と共通する部分には同一の符号を付した。

【００４４】ピン２６が第１安定位置にある場合（図５
（ａ））は、突起７８ｂの先端が板状継鉄２２の孔２９
から外部に突出する。一方、ピン２６が第２安定位置に
ある場合（図５（ｂ））は、突起７８ａの先端が板状継
鉄２０の孔２８から外部に突出する。

【００４５】したがって、非磁性体の突起７８ａ及び７
８ｂを介して、ピン２６の動作を、ピンアクチュエータ
ーの外部に伝えることができる。即ち、突起７８ａある
いは７８ｂが外部に突出することにより、例えば、外部
に設けた装置のスイッチの開閉を行うことができる。

【００４６】図６は、本発明に係る双安定ピンアクチュ
エーターを盲人用の点字ディスプレー装置に応用した場
合を説明する図である。

【００４７】図６（ａ）は、点字ディスプレー装置の表
示板（上記説明中の板状部材２０に相当する）を除いた
ときの平面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の切断
線ＡＡ’による断面図である。点字一文字分は、２行４
列のピンを必要とするので、図６（ａ）は点字一文字を
表すことができる。

【００４８】図６（ａ）に示すように、８本のピン８０
ａ〜８０ｈを配置して点字一文字を表す。各々のピンの
端部には、非磁性体（樹脂、たとえばテフロンなど）か
ら成る点字表示用突起８２ａ〜８２ｈが夫々接着されて
いる。また、同じ樹脂製の突起８４ａ〜８４ｈが、各々
のピンの反対側の端部に接着されている。

【００４９】各々のピンの両端部に設けた小突起８６ａ
〜８６ｈ及び８８ａ〜８８ｈにより、点字表示用突起８
２ａ〜８２ｈ及び突起８４ａ〜８４ｈは、ピンに確実に
固定される。

【００５０】また、板状で且つ磁性体の板状部材９０、
９２が平行に配置されており、板状部材９０、９２には
各ピン８０ａ〜８０ｈに対応した孔（開口部）が設けら
れている。更に、図６の装置は、板状部材９０、９２と
磁気回路を形成する磁気回路形成手段（部材９４ａ〜９
４ｄから成る）を有する。上記板状部材９０、９２と部
材９４ａ〜９４ｄは、点字ディスプレー装置の継鉄を構
成する。

【００５１】上記継鉄内には、複数のピン８０ａ〜８０
ｈが設けられている。各々のピン８０ａ〜８０ｈの構造
は図１及び図２に示したものと等しく、各々のピン８０
ａ〜８０ｈは、夫々永久磁石及び２個のコイルを有す
る。

【００５２】磁気回路形成手段の配置が図１及び図２と
は異なるが、各々のピン８０ａ〜８０ｈから出る磁力線
は、各ピンに最も近い磁気回路形成手段、及び、板状部
材９０あるいは９２を介して各ピンに戻る。

【００５３】したがって、図３及び図４で説明したピン
移動の仕組みと全く同じ仕組みにより、各ピン８０ａ〜
８０ｈは、コイルに流す電流の向きを変えることによ
り、第１及び第２安定状態の何れかになる。即ち、複数
のピンの動作を独立して制御すれば、任意の点字一文字
を表示できる。

【００５４】参考までに、実際の点字ディスプレー装置
として使用される場合の、図６の各部分の寸法を図に示
す。単位はｍｍである。

【００５５】

【発明の効果】本発明に係る双安定ピンアクチュエータ
ーは、ピンを一方の安定状態から他方の安定状態に移行
させる場合にのみ電力を必要とする。したがって、従来
例のように、ピンを移動させる際だけではなく、ピンを
所定位置に保持する際にも電力を必要とする場合に比
べ、消費電力が少なく且つ動作の信頼性の向上したピン
アクチュエーターを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る双安定ピンアクチュエーターを説
明するための図。

【図２】本発明に係る双安定ピンアクチュエーターを説
明するための図。

【図３】本発明に係る双安定ピンアクチュエーターを移
動させて安定状態とする仕組みを説明するための図。

【図４】本発明に係る双安定ピンアクチュエーターを移
動させて安定状態とする仕組みを説明するための図。

【図５】本発明に係る双安定ピンアクチュエーターの両
端部に、非磁性体の突起を設けた場合の図。

【図６】本発明に係る双安定ピンアクチュエーターを点
字ディスプレー装置に用いた場合の、点字一文字分の双
安定ピンアクチュエーターを説明する図。

【図７】盲人用の点字ディスプレー装置を説明する図。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱状の磁性体と、該磁性体の中央部に設
   けられ且つ軸方向に磁化された永久磁石と、上記磁性体
   の両端部付近に夫々設けた第１及び第２のコイルとを有
   し、上記軸方向の所定範囲内を移動可能なピンと、 上記ピンの端部が進入する開口部を有し、ほぼ平行に設
   けられた板状で且つ磁性体の第１及び第２部材と、該第
   １及び第２部材の間に設けられ上記第１及び第２部材と
   磁気回路を形成する磁気回路形成手段とを有する継鉄と
   を具備し、 上記第１及び第２のコイルは直列接続され且つ巻き方向
   が逆であり、上記第１及び第２のコイルに第１の向き及
   び第２の向きの電流を夫々所定時間供給することによ
   り、上記ピンを上記軸方向の所定範囲内の両端部の何れ
   かに移動させて安定状態とすることを特徴とする双安定
   ピンアクチュエーター。
2. 【請求項２】 上記第１及び第２部材の夫々は複数の開
   口部を有し、上記第１及び第２部材の間に上記第１及び
   第２部材と磁気回路を形成する磁気回路形成手段を更に
   設け、夫々の開口部にピンの端部が進入するようにした
   ことを特徴とする請求項１に記載の双安定ピンアクチュ
   エーター。
3. 【請求項３】 上記複数本のピンを２行４列に並べたピ
   ンの組が、複数組隣接して設けられていることを特徴と
   する請求項２に記載の双安定ピンアクチュエーター。