JP3624712B2

JP3624712B2 - Braille display device

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Publication number: JP3624712B2
Application number: JP28037098A
Authority: JP
Inventors: 弘栗山; 治浦野
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 1998-10-01
Filing date: 1998-10-01
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2018-10-01
Also published as: JP2000112339A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は点字表示装置に係り、特に、形状記憶合金を用いて駆動するように構成された点字表示装置の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複数の可動部材をケース体の開口部から出没自在に構成し、該可動部材の各々を形状記憶合金の相変態に伴う変形によって出没駆動するように構成した点字表示装置が提案されている。これらの点字表示装置においては、いずれも形状記憶合金と表示カップとを組み合わせた可動機構を複数配列し、ケース体の前面の開口部から出没させるように構成されている。その形状記憶合金としては、棒形状のような簡単な構造のものから、コイル状或いは屈折状に形成したバネとして構成されたものまでがある。
【０００３】
たとえば、特開昭６１−１６６５８０号においては、表示用カップはケース体の開口部の内側に配置され、開口部から外部に脱出しないように、開口部のすぐ内側に配置される部分につば部を備えており、該つば部の形成された表示用カップの底部にコイル状の形状記憶合金バネが下方から表示カップを押し上げるように配置されている。形状記憶合金バネは下端に接触した熱トランスデューサから熱を受け、加熱されて伸びることによって、表示用カップの頂部を開口部から突出させるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の点字表示装置においては、基本的な構造の開示はあるものの、実際に点字表示装置として組み立てた場合の動作性能を高め、精密な動作を得るための具体的な構造の提案が存在しない。特に、上記公報の構造においては、表示用カップが形状記憶合金バネの上端に載っているだけであるため、表示用カップが安定せず、誤動作や動作不良が起きやすいという懸念がある。また、点字用装置として複数の表示用カップを配列させた場合に、隣接する表示用カップとの間に壁面を形成する必要があり、このような構造は、特開昭６２−２４９１８２号にも記載されているが、装置の容積を増大させ、小型化を妨げるものとなる。
【０００５】
そこで本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、形状記憶合金によって動作する可動部材の動作を安定させることができるとともに、全体としての小型化が容易で、しかも、好適な動作性能を得ることのできる点字表示装置を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明が講じた手段は、盤面に形成された開口部から出没自在に構成された複数の可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材のそれぞれを出没動作させる複数のコイル状の形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却するための温度制御手段とを備えた点字表示素子において、可動部材をグループ化し、前記グループ毎にタイミングをずらして電力を供給することを特徴とする。
【０００７】
この手段によれば、使用電力量の平準化が図られるため、電源の小型化が実現できる。また、装置の小型化を図ることができる。
【０００８】
請求項１において、前記可動部材は、前記開口部の内外近傍に配置される部分において出没方向にほぼ等しい外径を備えていることが好ましい。可動部材が開口部の近傍において出没方向にほぼ等しい外径を備えていることによって、可動部材が開口部に引っ掛かるなどの原因による誤動作や動作不良を防止することができ、可動部材を確実に動作させることができる。
【０００９】
請求項１又は請求項２において、前記可動部材は、前記形状記憶合金バネと、前記係合部に対して前記形状記憶合金バネの反対側から係合するコイル状の補助バネとを軸線方向に挿通していることが好ましい。補助バネを用いることによって形状記憶合金バネの相変態時における一方向の変形を用いて可動部材を一方向に動作させ、補助バネの弾性力を用いて元位置に復帰させることができる。
【００１０】
請求項３において、前記形状記憶合金バネと前記補助バネとのいずれか一方が前記開口部の開口縁部の内側に係合されていることが望ましい。前記形状記憶合金バネと前記補助バネの一方が開口縁部の内側に係合されていることによって、ケース体に対して可動部材を動作させるときの支持部を特別に設けることなく、前記形状記憶合金バネ又は前記補助バネを可動部材に対して作用させることができる。
【００１１】
請求項３又は請求項４において、前記形状記憶合金バネのコイル半径を前記補助バネのコイル半径よりも小さくすることが好ましい。形状記憶合金バネを小径にすることによって複数の隣接する形状記憶合金バネの間隔を広げることができるため、隔壁などを設けなくても隣接する形状記憶合金バネ間の熱的影響を低減することができ、また、補助バネを大径にすることにより充分な支持構造がなくても可動部材の動作を安定させることができる。
【００１２】
請求項５において、前記可動部材には、前記形状記憶合金バネを挿通する第１の挿通部と、前記補助バネを挿通する第２の挿通部とを設け、前記第１の挿通部の外径を前記第２の挿通部の外径よりも小さくすることが望ましい。形状記憶合金バネのコイル径と補助バネのコイル径に応じて可動部材の第１及び第２の挿通部の外径が形成されているので、両バネと、可動部材との間の軸支状態を安定させることができる。
【００１３】
次に、盤面に形成された開口部から出没自在に構成された複数の可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材のそれぞれを出没動作させる複数のコイル状の形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネに電流を流して加熱するための給電手段とを有し、前記形状記憶合金バネの弾性力の弾性力を受けつつ当接し、前記形状記憶合金バネに導電接続される端子部材が設けられ、前記端子部材はフレキシブルな導電素材よりなり、前記可動部材と前記形状記憶合金バネの端部により挟持され該端子部材から電力供給が前記形状記憶合金バネになされることを特徴とする。
【００１４】
この手段によれば、形状記憶合金バネに当接する端子部材を設け、形状記憶合金バネから弾性力を受ける端子部材を介して形状記憶合金バネに電力を供給するように構成しているため、端子部材と形状記憶合金バネとの当接部分を形状記憶合金バネの素材に応じた素材や当接構造とすることによって、単に接触しているだけであっても弾性力に基づいて形状記憶合金バネとの導電接続性を確保でき、コンタクト性を向上させることができるので、信頼性の高いアクチュエータを構成することができる。さらに、フレキシブルな素材を使用しているため、形状記憶合金バネの動きに柔軟に追従し、安定かつ致用寿命な接続を実現できる。また、簡単な構造であるので、小型化を妨げることもなく、製造コストを大きく上昇させることもない。
【００１５】
請求項７において、前記形状記憶合金バネにおける前記端子部材との当接部位と、前記端子部材における前記当接部位に当接する表面部とが共に電気コンタクト性の良好な素材で構成されていることが好ましい。一般に形状記憶合金バネは電気コンタクト性に劣るため、形状記憶合金バネの当接部位と端子部材の表面部とを共に電気コンタクト性の良好な素材で構成することによって形状記憶合金バネへの給電の信頼性を向上させることができる。この場合には、端子部材と形状記憶合金バネとの接触が電気コンタクト性の良好な素材によってなされるため、さらに両者の導電接続性を高めることができる。
【００１６】
ここで、前記素材は金めっきにより構成されていることが好ましい。端子部材の表面部と形状記憶合金バネの当接部位とが共に金メッキにて構成されているため、安定かつ良好な導電接続を得ることができる。また、前記形状記憶合金バネと前記端子部材とが導通状態で固着されていることが好ましい。溶接や導電性ペーストなどによって形状記憶合金バネと端子部材とを固着させることによって、より確実な導電接続性を確保できるとともに、当該固着部には形状記憶合金バネの弾性力が加わっているため、固着部の耐久性乃至は信頼性も高いものとなる。
【００１７】
さらに、盤面に形成された開口部から出没自在に構成された可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材を出没動作させる形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却する温度制御手段とを備えた点字表示素子において、前記温度制御手段は熱電素子を有し、該熱電素子は電流の向きを切り換えることによって、前記形状記憶合金バネに接触または近接した側が発熱部及び／又は吸熱部となり、該熱電素子における発熱部及び／又は吸熱部によって前記形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
この手段によれば、温度制御手段として熱電素子を用いて、形状記憶合金バネの温度を制御するように構成したので、電気エネルギーによって加熱若しくは冷却を精密に行うことが可能になるとともに、小型化を妨げることもない。
【００１９】
請求項９において、前記温度制御手段は、前記熱電素子が前記形状記憶合金バネの温度に応じて前記形状記憶合金を加熱及び冷却するように構成されていることが好ましい。熱電素子によって形状記憶合金バネの加熱と冷却の双方が可能なように構成されているため、迅速な温度制御が可能になり、アクチュエータの応答性を高めることができる。
【００２０】
請求項１から請求項１０までのいずれか１項において、前記形状記憶合金バネの温度を検出する温度検出手段を設け、該温度検出手段による検出温度により前記形状記憶合金バネに対する電気的若しくは熱的な制御量を調整することが好ましい。この手段によれば、温度検出手段を設けることによって形状記憶合金バネの温度制御をより精密に行うことができる。この場合、形状記憶合金バネ自体の抵抗値に基づいて温度検出を行うことも可能である。
【００２１】
請求項１から請求項１１までのいずれか１項において、複数の前記可動部材を制御するための制御指令手段と、該制御指令手段から受ける駆動指令に基づいて、前記形状記憶合金バネを加熱若しくは冷却するための駆動信号を発生する駆動信号生成手段とを設けることが好ましい。
【００２２】
請求項１２において、前記駆動信号生成手段は、前記制御指令手段により、駆動休止期間若しくは駆動開始前に、常温と前記基準温度との間の値に設定された待機温度になるように、前記形状記憶合金バネの加熱若しくは冷却を予め行うように構成されていることが望ましい。常温から待機温度に予め加熱若しくは冷却を行っておくことにより、形状記憶合金バネを迅速に駆動することができる。
【００２３】
請求項１２又は請求項１３において、前記駆動信号生成手段には、前記制御指令手段から受ける充電指令に基づいて前記駆動信号を生成するための電力を蓄積する充電手段を備えていることが望ましい。充電手段によって任意のタイミングで予め充電を行い、充電手段から形状記憶合金バネを加熱するための電力を得ることができるので、多数の可動部材を並列に構成し、同時に駆動するような場合にも電源に要求される電力需要をならすことが可能になるため、電源容量の増大を抑制し、装置の小型化、軽量化を図ることができる。
【００２４】
請求項１２から請求項１４までのいずれか１項において、複数の前記形状記憶合金バネを複数の群に分け、該群毎に一括して前記制御指令手段からの前記駆動指令を受けて前記群内の前記形状記憶合金バネに分配する駆動指令分配手段を備えていることが望ましい。駆動指令分配手段を設けることによって、駆動指令を多数のアクチュエータに迅速に供給することができる。特に、単一の制御指令手段から駆動指令を与える場合に、簡易な構成で、迅速に制御することが可能になる。
【００２５】
なお、上記各手段において、形状記憶合金としては一方にのみ（非可逆的に）復元力を発生するものが多く、したがって、形状記憶合金バネと、補助バネ（バイアスバネ）とを用いて、両者の弾性力のバランスによって可逆的に２つの状態を切り換えるように構成されていることが好ましい。もっとも、形状記憶合金として可逆的に形状変化するものもあり、その場合には単独でも可動部材を動作させることが可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
【００２７】
［第１実施形態］図１は本発明に係る点字表示装置の第１実施形態の構造を示す縦断面図、図２は同実施形態の平面図である。この実施形態では、合成樹脂などからなるケース体１０の上部盤面に複数の開口部１０ａが形成されている。これらの開口部１０ａには、内部に取り付けられた可動部材１１の頂部１１ａが出没するように構成されている。可動部材１１は、上端に頂部１１ａを備えた上側挿通部１１Ａと、ケース体１０の下部開口を封鎖するベース板１２を摺動自在に貫通し、下端にリテーナー１１ｄを装着した下側挿通部１１Ｂと、上側挿通部１１Ａと下側挿通部１１Ｂとの間において拡径し、周囲に張り出すように構成されたフランジ部１１Ｃとを備えている。
【００２８】
可動部材１１の上側挿通部１１Ａにはコイル状のバイアスバネ１４が挿通されており、このバイアスバネ１４の下端はフランジ部１１Ｃに係合し、バイアスバネ１４の上端は、ケース体の開口部１０ａの内側に固定された係止板１８の開口縁部の内面に係合している。
【００２９】
可動部材１１の下側挿通部１１Ｂには、コイル状の形状記憶合金バネ１５が挿通されており、形状記憶合金バネ１５の上端は端子板１６の環状部１６ａを介してフランジ部１１Ｃに係合し、形状記憶合金１５の下端は端子板１７の環状部１７ａを介してベース板１２の内面に係合している。
【００３０】
図１の状態でバイアスバネ１４と形状記憶合金バネ１５とは互いの弾性力でバランスを保っており、可動部材１１の頂部１１ａは開口部１０ａの中に没入した状態となっている。
【００３１】
形状記憶合金バネ１５としては、例えばＮｉ−Ｔｉ合金を処理して製作したものを用いることができる。このＮｉ−Ｔｉ合金には、ＮｉとＴｉとの２元合金の他に、ＮｉとＴｉにさらにＦｅ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｃｒ、Ｖ、Ｃｏ等を加えた３元系以上の各種合金がある。形状記憶合金は固有の基準温度を備えており、所定形状にて処理することによって、その後に機械的応力を加えて変形させても、その状態で基準温度を越えた場合には元形状に復帰しようとする復元力を発生する。このような性質は、形状記憶合金における相変態によって発生する。形状記憶合金バネ１５においては、例えば、ロンボヘラルド相（低温）からオーステナイト相（高温）への変態を利用することによって、元形状への復元力を発現させる。このときの形状記憶合金バネの剛性変化は、低温相では柔らかく、高温相に変態する際には剛性が高まる。この場合にはオーステナイト変態の開始温度から完了温度までが上記基準温度となり、逆に、温度低下によって低温相へと変態する際にはロボヘラルド変態の開始温度から完了温度までが上記の基準温度となる。ロボヘラルド相とオーステナイト相との間の相変態を利用する場合、オーステナイト相の変態開始温度と変態完了温度との温度差は２〜３℃程度である。なお、マルテンサイト相とオーステナイト相との間の相変態を用いて駆動力を得ることも可能である。
【００３２】
これらの場合、基準温度は合金組成などによって広い範囲（例えば上記のＮｉ−Ｔｉ合金の場合は−５０℃から１００℃までの範囲）にわたって適宜に設定することができる。
【００３３】
端子板１６，１７は導電素材自体で構成されていても、或いは、絶縁体の表面若しくは内部に配線が形成されたものでもよいが、本実施形態では、柔軟な絶縁板よりなるフレキシブル基板の表面上に、導電パターンが形成されたもので構成されている。導電パターンは銅箔などにより構成され、環状部１６ａ，１７ａの表面上に存在する部分には金メッキが施されている。一方、形状記憶合金バネ１５の上端及び下端にも金メッキが施されており、形状記憶合金バネ１５の上端及び下端と、環状部１６ａ，１７ａの表面との間のコンタクトは、金メッキ層同士によりなされるようになっている。
【００３４】
図示しない給電装置から端子板１６と１７との間に電圧が印加されると、所定の電流が形状記憶合金バネ１５に流れ、抵抗によって発熱し、温度が上昇する。形状記憶合金バネ１５の温度が上記の基準温度に達すると、形状記憶合金バネ１５は伸長し剛性を増して、図３に示すように、バイアスバネ１４の弾性力に抗して可動部材１１を上方に押し上げるので、頂部１１ａは開口部１０ａから突出する。また、給電装置から形状記憶合金バネ１５への給電を停止すると、形状記憶合金１５の発熱は停止し、温度は下降して基準温度以下になるので、形状記憶合金バネ１５は柔軟になり、バイアスバネ１４の弾性力によって可動部材１１は押し下げられるため、図１に示す状態に戻る。
【００３５】
なお、ベース板１２はボルトによってケース体１０に固定されている。ケース体１０の上部内面からは図２に示すボス１０ｂが下方に向けて伸びており、ボス１０ｂの先端はベース板１２の内面上に当接している。
【００３６】
図４は可動部材１１の正面図である。可動部材１１は、上側挿通部１１Ａから頂部１１ａまでがほぼ等しい外径に形成されており、開口部１０ａから頂部１１ａが出没するようになっている。したがって、開口部１０ａの内外近傍に配置される部分において可動部材１１の外径がほぼ一定であり、ここに段差などが形成されていないため、開口部１０ａに対する抵触が発生しにくく、動作不良の発生を低減することができる。
【００３７】
また、形状記憶合金バネ１５は可動部材１１に挿通されることによって支持されており、可動部材１１の動作を補助するバイアスバネ１４もまた可動部材１１に挿通されていることから、これらの部品を支持収容するための隔壁が不要になり、全体として点字表示装置の小型化を図ることができる。
【００３８】
さらに、図４に示すように、可動部材１１の上側挿通部１１Ａは大径のバイアスバネ１４に合わせて比較的大きな外径を有し、下側挿通部１１Ｂは小径の形状記憶合金１５に合わせて比較的小さな外径を有する。特に、本実施形態では、複数の可動機構が互いに隔壁を介することなく隣接しているので、形状記憶合金バネ１５の外径が小さいことによって形状記憶合金バネ１５の間の距離を大きくとることが可能になり、相互間の熱的影響を小さくすることができるという利点がある。また、バイアスバネ１４の外径を形状記憶合金バネ１５の外径よりも大きくすることによって可動部材１１の安定性を高めることができる。この場合、可動部材１１の上側挿通部１１Ａを大径に、下側挿通部１１Ｂを小径に形成することによって可動部材１１の動作をさらに安定させることができる。
【００３９】
本実施形態では、上述のように端子板１６，１７が形状記憶合金バネ１５の弾性力を受けるように当接しているとともに、当接部の両側が共にコンタクト性の良好な金で被覆されているため、確実な導通を得ることができ、動作の信頼性、耐久性を確保することができる。
【００４０】
［第２実施形態］次に、図５を参照して本発明に係る第２実施形態の構造について説明する。この実施形態において、ケース体２０、可動部材２１、ベース板２２、バイアスバネ２４、形状記憶合金バネ２５、及び係止板２８は、先の第１実施形態と同様のものであり、それらの説明は省略する。
【００４１】
本実施形態においては、形状記憶合金バネ２５に電流を流すことなく、熱電素子２６，２７によって形状記憶合金バネ２５を加熱若しくは冷却するように構成されている点が第１実施形態と異なる。熱電素子２６，２７は電力を熱の移動エネルギーに変換する公知のものであるが、例えば、電極間にｐ型半導体とｎ型半導体とを並列に接続してπ型構造としたペルチェ素子などがある。熱電素子２６，２７はエネルギー変換を行う変換部２６ａ，２７ａと、その両側に形成された発熱部２６Ａ，２７Ｂ及び吸熱部２６Ｂ，２７Ａと、変換部２６ａ，２７ａから引き出された一対ずつの端子部２６ｂ，２７ｂとから構成されている。熱電素子２６の発熱部２６Ａと、熱電素子２７の吸熱部２７Ａとは、それぞれケース体２１の内部に配置された形状記憶合金バネ２５の外周部に当接するか、或いはきわめて接近するように構成されている。
【００４２】
この実施形態では、熱電素子２６，２７によって熱を発生させたり吸収したりして形状記憶合金バネ２５を加熱したり冷却したりすることにより、上記各実施形態と同様に可動部材２１を上下に動作させるようになっている。この場合、熱電素子２６，２７によって加熱、冷却がそれぞれ強制的に行われるため、特に冷却時における応答性が向上する。
【００４３】
この場合に、熱電素子２６，２７を一方のみとし、或いは、複数の熱電素子を同期して動作させ、一つ若しくは複数の熱電素子に供給する電流の向きを切り換え可能に構成してもよい。この場合には、電流の向きを切り換えることによって熱電素子の形状記憶合金バネに接触若しくは近接している側の作用部分が発熱部となったり吸熱部となったりし、形状記憶合金バネ２５の加熱、冷却を行うことができる。
【００４４】
〈制御系の構成に関する実施例〉次に、上記各実施形態のいずれか或いは、その他の駆動部構造を備えた実施形態に好適な制御系の構成に関する実施形態について説明する。以下に説明する構成は、制御系の機能ブロックに関するもの、制御方法自体に関するものなどである。
【００４５】
［第３実施形態］図６には、本発明に係る第３実施形態の制御系の構成を示す。この実施形態は、上記第１実施形態の駆動構造を備えた点字表示装置に対応したものであり、中央処理ユニット（ＣＰＵ）などの制御指令手段４０と、この制御指令手段に接続された駆動信号生成手段４１とを備えている。
【００４６】
駆動信号生成手段４１には、制御指令手段４０の指令によって制御され、パルス幅制御において基本となる制御信号を形成するＰＷＭ制御回路４２と、制御信号を受けてその制御パルスの発生時間のみ電流を流すように構成された定電流回路４４と、後述する温度センサからの検出信号を受けてこれを増幅する増幅回路４６と、増幅回路４６をディジタル信号に変換するＡＤ（アナログ／ディジタル）変換回路４７と、制御指令手段４０からの温度指令値と、ＡＤ変換回路４７からの温度検出値とを適宜に比較して、上記ＰＷＭ制御回路に対して温度指令値と温度検出値とによって決定される適宜の指令信号を送るディジタルコンパレータなどからなる比較手段４８とが設けられている。
【００４７】
上記定電流回路４４から出力される駆動信号は端子板１６，１７を介して形状記憶合金バネ１５を流れ、抵抗加熱によって形状記憶合金バネ１５の温度を上昇させる。温度センサ１９は、形状記憶合金バネ１５若しくはその周辺の温度を検出して増幅回路４６に検出信号を送るようになっている。
【００４８】
本実施形態では、温度センサ１９から得られる温度検出値と、制御指令手段４０から与えられる温度制御データ信号に含まれる温度指令値とに基づいて、さらに制御指令手段４０から与えられる所定の駆動データ信号にしたがって形状記憶合金バネ１５に電流が流される。駆動信号生成手段４１によって形成される駆動信号はパルス幅制御によって形状記憶合金バネ１５を駆動する。このパルス幅制御における駆動信号Ｐｏｐと、駆動信号Ｐｏｐを受けた形状記憶合金バネ１５が発生する熱量との関係を図８に示す。駆動信号のパルス幅は通常、温度指令値と温度検出値との差（温度差）が大きい程大きくなり、熱移動も大きくなるようになっている。
【００４９】
比較手段４８は通常入力モードにあり、制御指令手段４０から温度制御データ信号ＴＤを受け取り、温度制御データ信号ＴＤに含まれる温度指令値を所定タイミングで取り込み、内部に格納する。比較手段４８内にて記憶された温度指令値は、制御指令手段４０から異なる温度指令が出て、これが比較手段４８に取り込まれない限り変更されない。したがって、比較手段４８内に新たな温度指令値が取り込まれない限り、同一の温度指令値に基づいて得られた差分データ（温度指令値と温度検出値との差、或いは、これに相当する他の値）をＰＷＭ制御回路４２，４３に送出するように構成されている。
【００５０】
また、比較手段４８は、制御指令手段４０からの温度制御データ信号ＴＤに温度検出値を送り返す指示が含まれていると出力モードに一時的に変更され、制御指令手段４０に対して温度検出値を送出する。このとき、制御指令手段４０は、比較手段４８から返送された温度検出値によって駆動部の温度環境を把握し、当該温度環境に応じて次の指令を出力する。
【００５１】
なお、制御指令手段４０は、ＰＷＭ制御回路４２に駆動データ信号を発し、ＰＷＭ制御回路によるパルス幅制御された駆動パルスの出力の有無を制御する。例えば、温度指令値に較べて温度検出値が低くても、駆動データ信号がオン状態になっていないと駆動信号は出力されない。この場合、制御指令手段４０によってより高度な制御を行うこともできる。例えば、上記の比較手段４８により返送された温度検出値に基づいて、温度指令値に較べて温度検出値がかなり低い場合には温度差の値に拘わらず通常の駆動パルスの最大デューティ比に設定したり、温度指令値−温度検出値が正の場合、すなわち加熱を要する場合と、温度指令値−温度検出値が負の場合、すなわち冷却を要する場合とによってパルス幅制御の制御係数を変えたり、さらには過去の加熱、冷却履歴に応じて最適な制御係数を用いたりするなど、通常のハード構成によるＰＷＭ制御では困難な制御内容を制御モードの変更によって容易に行うことができる。
【００５２】
［第４実施形態］次に、上記第２実施形態の駆動部を制御するための別の制御系の例を図７に基づいて説明する。この制御系は、特に、点字表示装置の応答性の向上と、多数の点字表示装置を共通の制御指令手段に接続する場合などに最適化する目的で構成されている。
【００５３】
この駆動信号生成手段７０においては、定電圧回路７１から供給される電力を電源制御信号ＤＣＣ（例えば、オン（高電位）のときに充電、オフ（低電位）のときに充電停止）によって充電回路７２に充電し、充電回路７２から定電流回路７３に電力が供給されるように構成されている。このように構成することによって、点字表示装置における複数の可動部材を制御、駆動する場合に発生する急激な電力需要が定電圧回路７１や電源部に発生せず、充電回路７２からの放電によって駆動できるようになっている。一方、充電回路７２への充電は充電経路中の回路構成によって比較的ゆっくりと充電を行うように設定できるので、図示しない制御指令手段などから与えられる電源制御信号ＤＣＣによって、電力需要を分散させることができる。特に、一度に多数の可動部材が同時に動作を開始したとしても、電力需要のピーク値を抑制できるという効果がある。
【００５４】
本実施形態では、駆動データ信号ＤＤと駆動ラッチ信号ＤＲとがＤフリップフロップ７４ａに入力され、Ｄフリップフロップ７４ａの出力ＱがＡＮＤ回路７４ｂの一方の入力端子に入力される。ＡＮＤ回路７４ｂの他方の入力端子にはＰＷＭ制御回路７４の出力が入力される。一方、先の実施形態と同様に増幅回路７６、ＡＤ変換回路７７及び比較手段７８が設けられ、比較手段７８には温度ラッチ信号ＴＲと、温度指令値を示す温度制御データ信号ＴＤとが入力される。比較手段７８の出力は温度指令値と温度検出値との差分データであり、ＰＷＭ制御回路７４に入力される。ＰＷＭ制御回路７４の出力は図８に示す駆動信号と同様に、差分データに応じたパルス幅を備えたパルス信号であり、ＡＮＤ回路７４ｂの他の入力端子に入力されるとともに、ＡＮＤ回路７４ｃにも入力される。ＡＮＤ回路７４ｃのもう一つの入力端子にはＤフリップフロップ７４ａの反転出力も入力される。また、ＡＮＤ回路７４ｃの出力を受けて定電流回路７３の出力を促すトランジスタ７３ｂが設けられる。
【００５５】
ＡＮＤ回路７４ｂからは、駆動ラッチ信号ＤＲに同期したタイミングで駆動データ信号ＤＤがオン状態（例えば高電位「Ｈ」）のときのみ所定のパルス信号が出力され、トランジスタ７３ａのベースに入力されて定電流回路７３からパルス信号が熱電素子２６に与えられ、形状記憶合金バネ２５が加熱される。駆動データ信号ＤＤがオフ（例えば低電位「Ｌ」）のときにはＡＮＤ回路７４ｃから所定のパルス信号が出力され、熱電素子２７に与えられ、形状記憶合金バネ２５が冷却される。温度センサ２９は形状記憶合金バネ２５の温度を検知して上記の増幅回路７６に検出信号を出力する。
【００５６】
この実施形態では、点字表示装置の或る可動部材を駆動する前及びその駆動を休止している間において、予め設定された予熱温度Ｔ１に形状記憶合金バネ２５を予熱しておき、駆動開始若しくは駆動再開後の応答時間を短縮する工夫がなされている。図９に示すように、制御指令手段からの温度制御データ信号ＴＤにより温度指令値Ｔ１が送出されると、温度ラッチ信号ＴＲによって比較手段７８に取り込まれ、駆動データ信号ＤＤがオンになると駆動ラッチ信号ＤＲによって定電流回路７３から駆動信号が熱電素子２６に出力され、形状記憶合金バネ２５が加熱される。形状記憶合金バネ２５の温度が高くなっていき、フィードバック制御により徐々に温度指令値のＴ１に接近する。
【００５７】
ここで、制御指令手段から比較手段７８に送出される温度制御データ信号ＴＤは、図９の最下部にあるように、４ビットの制御データ列Ｓ３，Ｓ２，Ｓ１，Ｓ０と、８ビットの温度データ列Ｔ７，Ｔ６，Ｔ５，Ｔ４，Ｔ３，Ｔ２，Ｔ１，Ｔ０とからなる１２ビットのシリアルデータを含む。ここで、温度制御データ信号ＴＤの制御データ列により示される数値によって、制御指令手段からの指令内容が比較手段７８に伝えられ、温度データ列により示される数値によって制御指令手段からの温度指令値やＰＷＭ係数値などが比較手段７８に伝えられる。温度制御データ信号ＴＤにおける制御データ列の数値とその意味の例を以下の表１に示す。
【００５８】
【表１】

【００５９】
上記制御データ列が１又は５を示す場合には、温度データ列に示された数値が加熱側の温度指令値又は加熱側のＰＷＭ係数として比較手段７８に格納され、制御データ列が２又は６を示す場合には温度データ列に示された数値が冷却側の温度指令値又は冷却側のＰＷＭ係数として比較手段７８に格納される。なお、冷却温度データ入力モードにするのは、冷却機構が存在する場合のみであるから、本実施形態では有効であるが、冷却機構がない場合には無効となる。また、制御データ列が３を示す場合には、比較手段７８は出力モードに変更され、温度センサから送られてきた温度検出値を制御指令手段へと送り返す。さらに、制御データ列が４を示す場合には、比較手段７８は差分データを制御指令手段へと出力するようになっている。
【００６０】
比較手段７８から返送されるデータにより制御指令手段が温度検出値がＴ１にほぼ到達したことを知ると、駆動準備ができたこととなり、制御指令手段からの指令によって駆動可能な状態になる。
【００６１】
上記のような予熱状態において、制御指令手段からの温度制御データ信号ＴＤが温度指令値Ｔ２を知らせ、上記と同様に、温度ラッチ信号ＴＲによって比較手段７８に温度指令値Ｔ２が取り込まれると、比較手段７８が出力する差分データによって温度が上昇し始める。温度指令値Ｔ２が基準温度よりも高ければ、やがて形状記憶合金バネ２５は動作し、可動部材２２が上昇する。なお、図中におけるＰＨは予熱準備期間、ＰＰは予熱期間、ＤＰは駆動期間、ＮＤＰは非駆動期間である。
【００６２】
このように予め点字表示装置を駆動させる前に形状記憶合金バネ２５を予熱しておくことによって、動作開始までの時間を短縮し、短時間のうちに点字表示装置を動作させることができる。図９に点線で示すように、予熱をしない場合と較べて大幅に動作開始時間を短縮することができる。
【００６３】
図１０は、本実施形態における充電回路７２の充電量と、駆動状態との関係を示すものである。この場合、点字表示装置における或る可動部材２１が間欠的に（出没するように）駆動されている場合を例にとって説明する。
【００６４】
点字表示装置における或る可動部材２１の駆動（熱電素子２６への電流供給）が中断した後、制御指令手段からの電源制御信号ＤＣＣがオンになると、充電回路７２（例えば大容量コンデンサなど）に定電圧回路７１から電力が供給される。充電回路７２の電圧が当初のＶ０から徐々に上昇し、飽和電圧Ｖｓａｔに到達してからしばらく経つと電源制御信号ＤＣＣはオフになり、充電は終了する。このとき、充電が終了していなくても、駆動可能状態であれば、上記のように予熱が開始され、やがて温度指令値がＴ０からＴ１に変わって上述のように予熱準備が始まり、やがて予熱が完了する（予熱期間ＰＰ）。その後、前述のように点字表示装置の駆動が始まる。駆動開始後、電源制御信号はオフになり、そのまま駆動状態が解除されるまで温度制御がなされる。駆動状態が解除されるときには、駆動データ信号ＤＤがオフになり、駆動ラッチ信号によって駆動が停止される。以後、駆動及び停止が繰り返され、充電回路７２への充電もまた、上述のように再び電源制御信号ＤＣＣによって繰り返される。この場合、間欠駆動サイクルに応じて充電を図１０のタイミングで常に行ってもよく、或いは、駆動タイミングとは関係なく、駆動量や充電量に応じて適宜の間隔で充電を行ってもよい。
【００６５】
このように、点字表示装置における可動部材毎に設けられた充電回路７２への充電を適宜に行い、充電回路７２から電力を供給することによって、点字表示装置における複数の可動部材を駆動するための熱電素子に共通の電源回路から電力を供給している場合にも、複数の点字表示装置が一度に電力供給を受けても電源容量不足になることがなく、電源回路の容量を小さくすることができ、全体として駆動制御系の小型化、軽量化を図ることができる。
【００６６】
なお、先の第３実施形態及び本実施形態においては、温度センサの代わりに、形状記憶合金バネ自体の抵抗値を検出して温度を検出してもよい。形状記憶合金バネ自体の抵抗は温度によって変化するので、サーミスタと同様に温度検出に利用できる。温度と形状記憶合金の抵抗値との関係を調整するために、増幅回路や比較手段などにおいて適宜のデータ補償を行ってもよい。
【００６７】
［第５実施形態］最後に、複数の点字表示装置を駆動するシステムの実施形態について図１１を参照して説明する。この実施形態では、図１１に示すように、点字表示装置に複数の可動機構ＡＣＴが複数設けられ、これに対応して、駆動信号生成手段ＤＣもまた複数設けられている。ここで、可動機構ＡＣＴとしては、上記の第１又は第２実施形態及びその変形例のいずれの動作部分（少なくとも可動部材１１，２１と、これに作用する形状記憶合金１５，２５に相当するものを含む部分であって、上記実施形態ではさらにバイアスバネ１４，２４も含む。）でもよく、また、駆動信号生成手段としては、上記第３又は第４実施形態及びその変形例のいずれの駆動信号生成手段４１，７０でもよい。但し、図１１及び以下の説明では、第４実施形態の駆動信号生成手段７０であることを前提としている。
【００６８】
駆動信号生成手段ＤＣのそれぞれには、図示しない制御指令手段から温度制御データ信号ＴＤを受け、信号を分配するセレクタＳＬから導出されたラインが入力されている。セレクタとしては、所定の制御信号によりデータ信号を分配するデマルチプレクサなどにより構成される。また、駆動信号生成手段ＤＣには、先の第３又は第４実施形態にて説明した、温度ラッチ信号ＴＲ、駆動ラッチ信号ＤＲ１，ＤＲ２、電源制御信号ＤＣＣを受け渡すための各ラインが接続されている。後者のラインは複数の駆動信号生成手段ＤＣに対して共通のラインとなっている。
【００６９】
駆動データ信号ＤＤ１，ＤＤ２は、シフトレジスタＳＲ１，ＳＲ２に導入され、駆動ラッチ信号ＤＲ１，ＤＲ２に基づいて個々の駆動信号生成手段ＤＣに供給される。ここでは、複数の可動機構ＡＣＴに対応する駆動信号生成手段ＤＣのうちの半分がシフトレジスタＳＲ１及び駆動ラッチ信号ＤＲ１によって制御され、残りの半分がシフトレジスタＳＲ２及び駆動ラッチ信号ＤＲ２によって制御される。
【００７０】
この例では、温度データなどの温度指令値及び駆動データ信号を駆動信号生成手段ＤＣ毎に受けて、共通の温度ラッチ信号によって温度指令値を読み込み、共通の駆動ラッチ信号によって個々の点字表示装置をオンオフ駆動するように構成されている。
【００７１】
本実施形態では、点字表示装置の複数の可動部分を２つのグループに分け、駆動データ信号ＤＤ１，ＤＤ２及び駆動ラッチ信号ＤＲ１，ＤＲ２をグループ毎に送出しているため、多数の可動部分に対しても迅速に駆動の切り換えを行うことができる。
【００７２】
なお、上記実施形態では各駆動信号生成手段ＤＣ内に充電回路を設けることによって電源容量への負荷を低減することができるが、さらに、電源制御信号ＤＣＣをグループ毎にタイミングをずらして切り換えることなどによって、多数駆動の場合の電力需給をより平滑化することができ、電源回路の容量を低減することが可能になる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、可動部材が形状記憶合金バネを挿通し、形状記憶合金バネに対して軸線方向に係合する係合部を備えていることによって、形状記憶合金バネが係合部を介して可動部材に作用することによって可動部材を駆動することができるとともに、形状記憶合金バネを軸支することができるので、簡単な構造でありながら安定した動作を行うことができ、また、形状記憶合金バネを支持収容する隔壁などの周囲から支持する支持部を設ける必要がないため、装置の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る点字表示装置の第１実施形態（機械的構造）の概略構造を示す縦断面図である。
【図２】第１実施形態の平面図である。
【図３】第１実施形態において可動部材が突出した状態を示す縦断面図である。
【図４】第１実施形態における可動部材の形状を示す正面図である。
【図５】本発明に係る点字表示装置の第２実施形態（機械的構造）の概略構造を示す縦断面図である。
【図６】本発明に係る点字表示装置の第３実施形態（制御系の構成）を示す構成ブロック図である。
【図７】本発明に係る点字表示装置の第４実施形態（制御系の構成）を示す構成ブロック図である。
【図８】第３及び第４実施形態におけるパルス幅制御による駆動信号を示すグラフである。
【図９】第４実施形態における予熱駆動を行う場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図１０】第４実施形態における充電駆動を行う場合の動作を示すタイミングチャートである。
【図１１】本発明に係る点字表示装置の第５実施形態（制御系の構成）を示す構成ブロック図である。
【符号の説明】
１０，２０ケース体
１０ａ，２０ａ開口部
１１，２１可動部材
１１Ａ，２１Ａ上側挿通部
１１Ｂ，２１Ｂ下側挿通部
１１Ｃ，２１Ｃフランジ部
１１ａ，２１ａ頂部
１４，２４バイアスバネ
１５，２５形状記憶合金バネ
１６，１７端子板
２６，２７熱電素子
４０制御指令手段
４１，７０駆動信号生成手段
ＡＣＴ可動機構
ＤＣ駆動信号生成手段
ＳＲ１，ＳＲ２シフトレジスタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a braille display device, and more particularly to a structure of a braille display device configured to be driven using a shape memory alloy.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a braille display device has been proposed in which a plurality of movable members are configured so as to be able to appear and retract from the opening of the case body, and each of the movable members is driven to appear and retract by deformation accompanying the phase transformation of the shape memory alloy. . Each of these braille display devices is configured such that a plurality of movable mechanisms that combine a shape memory alloy and a display cup are arranged and protruded from an opening on the front surface of the case body. The shape memory alloys include those having a simple structure such as a rod shape, and those configured as a spring formed in a coil shape or a refractive shape.
[0003]
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-166580, the display cup is disposed inside the opening of the case body, and a collar portion is provided at a portion disposed just inside the opening so as not to escape from the opening to the outside. The coil-shaped shape memory alloy spring is arranged so as to push up the display cup from below at the bottom of the display cup formed with the collar. The shape memory alloy spring receives heat from a heat transducer in contact with the lower end, and is heated and stretched to project the top of the display cup from the opening.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional braille display device, although there is a disclosure of the basic structure, there is a proposal of a specific structure for improving the operation performance when actually assembling as a braille display device and obtaining a precise operation. not exist. In particular, in the structure of the above publication, since the display cup is only placed on the upper end of the shape memory alloy spring, there is a concern that the display cup is not stable and malfunction or malfunction is likely to occur. Further, when a plurality of display cups are arranged as a braille device, it is necessary to form a wall surface between adjacent display cups. Such a structure is also disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-249182. Although described, it increases the volume of the apparatus and prevents miniaturization.
[0005]
Therefore, the present invention solves the above-mentioned problems, and the problem is that the operation of the movable member operated by the shape memory alloy can be stabilized, and the overall size can be easily reduced, and the preferable operation is achieved. The object is to realize a braille display device capable of obtaining performance.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
Means taken by the present invention to solve the above-described problem is that a plurality of movable members configured to be able to protrude and retract from an opening formed on the board surface, and a reference temperature or temperature range as a reference temperature, the reference temperature is exceeded. A plurality of coil-shaped shape memory alloy springs that generate a predetermined shape restoring force when the movable member is lowered or lowered, and temperature control means for heating and / or cooling the shape memory alloy springs In the braille display element having the above, movable members are grouped, and electric power is supplied at different timings for each group.
[0007]
According to this means, the power consumption can be leveled, so that the power supply can be downsized. In addition, the apparatus can be reduced in size.
[0008]
In Claim 1, it is preferable that the said movable member is provided with the outer diameter substantially equal to the protrusion direction in the part arrange | positioned in the inner and outer vicinity of the said opening part. Since the movable member has an outer diameter substantially equal to the direction of protrusion in the vicinity of the opening, it is possible to prevent malfunction and malfunction due to the movable member being caught in the opening, and the movable member operates reliably. Can be made.
[0009]
3. The movable member according to claim 1, wherein the movable member includes, in an axial direction, the shape memory alloy spring and a coil-shaped auxiliary spring that engages the engagement portion from the opposite side of the shape memory alloy spring. It is preferable that it is inserted. By using the auxiliary spring, the movable member can be moved in one direction using the deformation in one direction during the phase transformation of the shape memory alloy spring, and returned to the original position using the elastic force of the auxiliary spring.
[0010]
In Claim 3, It is desirable that either one of the shape memory alloy spring and the auxiliary spring is engaged inside the opening edge of the opening. One of the shape memory alloy spring and the auxiliary spring is engaged inside the opening edge, so that the shape memory is not provided without specially providing a support when operating the movable member with respect to the case body. An alloy spring or the auxiliary spring can be applied to the movable member.
[0011]
In Claim 3 or Claim 4, it is preferable to make the coil radius of the shape memory alloy spring smaller than the coil radius of the auxiliary spring. By reducing the diameter of the shape memory alloy spring, the interval between a plurality of adjacent shape memory alloy springs can be widened, so that the thermal influence between adjacent shape memory alloy springs can be reduced without providing a partition or the like. In addition, since the auxiliary spring has a large diameter, the operation of the movable member can be stabilized without a sufficient support structure.
[0012]
6. The movable member according to claim 5, wherein the movable member is provided with a first insertion part for inserting the shape memory alloy spring and a second insertion part for inserting the auxiliary spring, and an outer diameter of the first insertion part. Is preferably smaller than the outer diameter of the second insertion portion. Since the outer diameters of the first and second insertion portions of the movable member are formed in accordance with the coil diameter of the shape memory alloy spring and the coil diameter of the auxiliary spring, the axial support state between the two springs and the movable member Can be stabilized.
[0013]
Next, a plurality of movable members configured to be able to protrude and retract from openings formed in the board surface and a predetermined shape restoring force when a predetermined temperature or temperature range is set as a reference temperature and the reference temperature is exceeded or decreased. A plurality of coil-shaped shape memory alloy springs that cause each of the movable members to move in and out, and power supply means for heating the shape memory alloy springs by supplying an electric current, and the elastic force of the shape memory alloy springs A terminal member that is in contact with the shape memory alloy spring and is conductively connected to the shape memory alloy spring, the terminal member is made of a flexible conductive material, and is sandwiched between the movable member and an end of the shape memory alloy spring. The terminal member is supplied with electric power to the shape memory alloy spring.
[0014]
According to this means, the terminal member that contacts the shape memory alloy spring is provided, and power is supplied to the shape memory alloy spring via the terminal member that receives the elastic force from the shape memory alloy spring. By making the contact portion between the member and the shape memory alloy spring a material or a contact structure corresponding to the material of the shape memory alloy spring, the shape memory alloy spring is based on the elastic force even if it is merely in contact. Therefore, it is possible to secure a highly reliable actuator. Furthermore, since a flexible material is used, it is possible to flexibly follow the movement of the shape memory alloy spring and realize a stable and useful life connection. In addition, since the structure is simple, the size reduction is not hindered and the manufacturing cost is not significantly increased.
[0015]
In Claim 7, both the contact part with the said terminal member in the said shape memory alloy spring and the surface part contact | abutted to the said contact part in the said terminal member are comprised with the material with favorable electrical contact property. Is preferred. In general, since shape memory alloy springs are inferior in electrical contact properties, it is possible to supply power to shape memory alloy springs by configuring both the contact portion of the shape memory alloy spring and the surface portion of the terminal member with materials having good electrical contact properties. Reliability can be improved. In this case, since the contact between the terminal member and the shape memory alloy spring is made by a material having good electrical contact properties, the conductive connectivity between them can be further improved.
[0016]
Here, the material is preferably made of gold plating. Since the surface portion of the terminal member and the contact portion of the shape memory alloy spring are both made of gold plating, a stable and good conductive connection can be obtained. The shape memory alloy spring and the terminal member are preferably fixed in a conductive state. By fixing the shape memory alloy spring and the terminal member by welding, conductive paste, etc., it is possible to ensure more reliable conductive connectivity, and because the elastic force of the shape memory alloy spring is applied to the fixed portion, The durability or reliability of the fixing portion is also high.
[0017]
Furthermore, a movable member configured to be able to protrude and retract from an opening formed in the board surface, and a predetermined shape restoring force is generated when the predetermined temperature or temperature range is exceeded or below the reference temperature, and the movable member is moved. In a braille display element comprising a shape memory alloy spring that moves a member in and out and a temperature control means for heating and / or cooling the shape memory alloy spring, the temperature control means includes a thermoelectric element, and the thermoelectric element is By switching the direction of the current, the side in contact with or close to the shape memory alloy spring becomes a heat generating part and / or a heat absorbing part, and the heat generating part and / or the heat absorbing part in the thermoelectric element heats and / or heats the shape memory alloy spring. It is comprised so that it may cool.
[0018]
According to this means, since the temperature of the shape memory alloy spring is controlled by using a thermoelectric element as the temperature control means, heating or cooling can be precisely performed by electric energy, and the size can be reduced. There is no hindrance.
[0019]
The temperature control means is preferably configured so that the thermoelectric element heats and cools the shape memory alloy in accordance with the temperature of the shape memory alloy spring. Since the thermoelectric element is configured to be able to both heat and cool the shape memory alloy spring, rapid temperature control is possible, and the responsiveness of the actuator can be improved.
[0020]
The temperature detection means for detecting the temperature of the shape memory alloy spring is provided in any one of claims 1 to 10, and the shape memory alloy spring is electrically or thermally detected by a temperature detected by the temperature detection means. It is preferable to adjust the control amount. According to this means, the temperature control of the shape memory alloy spring can be performed more precisely by providing the temperature detecting means. In this case, temperature detection can also be performed based on the resistance value of the shape memory alloy spring itself.
[0021]
In any one of Claims 1-11, based on the control command means for controlling the said several movable member, and the drive command received from this control command means, the said shape memory alloy spring is heated or It is preferable to provide drive signal generating means for generating a drive signal for cooling.
[0022]
13. The shape of the drive signal generation unit according to claim 12, wherein the drive signal generation unit has a standby temperature set to a value between room temperature and the reference temperature by the control command unit before a drive suspension period or drive start. It is desirable that the memory alloy spring is configured to be heated or cooled in advance. By heating or cooling in advance from normal temperature to standby temperature, the shape memory alloy spring can be driven quickly.
[0023]
In Claim 12 or Claim 13, it is desirable that the drive signal generation means includes a charging means for storing electric power for generating the drive signal based on a charge command received from the control command means. Charging means can be charged in advance at an arbitrary timing and power for heating the shape memory alloy spring can be obtained from the charging means, so even when multiple movable members are configured in parallel and driven simultaneously Since the power demand required for the power supply can be leveled, an increase in power supply capacity can be suppressed, and the apparatus can be reduced in size and weight.
[0024]
15. The structure according to claim 12, wherein a plurality of the shape memory alloy springs are divided into a plurality of groups, and each group receives the drive command from the control command means and collects the groups. It is desirable to provide drive command distribution means for distributing to the shape memory alloy spring. By providing the drive command distribution means, the drive command can be quickly supplied to a large number of actuators. In particular, when a drive command is given from a single control command means, it is possible to control quickly with a simple configuration.
[0025]
In each of the above means, many of the shape memory alloys generate a restoring force only on one side (irreversibly). Therefore, both the shape memory alloy spring and the auxiliary spring (bias spring) are used. It is preferable that the two states are reversibly switched according to the balance of the elastic forces. However, some shape memory alloys reversibly change shape, and in that case, the movable member can be operated alone.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, an embodiment according to the present invention will be described in detail.
[0027]
1ST EMBODIMENT FIG. 1: is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of 1st Embodiment of the braille display apparatus based on this invention, FIG. 2 is a top view of the same embodiment. In this embodiment, a plurality of openings 10a are formed in the upper panel surface of the case body 10 made of synthetic resin or the like. These openings 10a are configured such that a top portion 11a of the movable member 11 attached inside protrudes and appears. The movable member 11 slidably passes through an upper insertion portion 11A having a top portion 11a at the upper end and a base plate 12 blocking the lower opening of the case body 10, and a lower insertion portion 11B having a retainer 11d attached to the lower end. And a flange portion 11C configured to expand the diameter between the upper insertion portion 11A and the lower insertion portion 11B and project to the periphery.
[0028]
A coil-shaped bias spring 14 is inserted into the upper insertion portion 11A of the movable member 11. The lower end of the bias spring 14 engages with the flange portion 11C, and the upper end of the bias spring 14 is the opening 10a of the case body. Is engaged with the inner surface of the opening edge portion of the locking plate 18 fixed to the inner side.
[0029]
A coil-shaped shape memory alloy spring 15 is inserted into the lower insertion portion 11B of the movable member 11, and the upper end of the shape memory alloy spring 15 is engaged with the flange portion 11C via the annular portion 16a of the terminal plate 16. The lower end of the shape memory alloy 15 is engaged with the inner surface of the base plate 12 via the annular portion 17 a of the terminal plate 17.
[0030]
In the state shown in FIG. 1, the bias spring 14 and the shape memory alloy spring 15 maintain a balance with each other's elastic force, and the top portion 11a of the movable member 11 is immersed in the opening 10a.
[0031]
As the shape memory alloy spring 15, for example, a Ni-Ti alloy processed can be used. In addition to the binary alloy of Ni and Ti, the Ni—Ti alloy includes various alloys of ternary system or more in which Fe, Cu, Nb, Cr, V, Co, and the like are further added to Ni and Ti. Shape memory alloys have a unique reference temperature. By processing them in a predetermined shape, even if they are deformed by applying mechanical stress after that, they will return to their original shape if they exceed the reference temperature in that state. Generates resilience to try. Such a property occurs due to a phase transformation in the shape memory alloy. In the shape memory alloy spring 15, for example, the restoring force to the original shape is developed by utilizing the transformation from the Lomboboral phase (low temperature) to the austenite phase (high temperature). The rigidity change of the shape memory alloy spring at this time is soft in the low temperature phase and increases in rigidity when transformed into the high temperature phase. In this case, the reference temperature is from the start temperature to the completion temperature of the austenite transformation, and conversely, when the transformation to the low temperature phase is caused by the temperature drop, the reference temperature is from the start temperature to the completion temperature of the Roboherald transformation. Become. When utilizing the phase transformation between the roboherald phase and the austenite phase, the temperature difference between the transformation start temperature and transformation completion temperature of the austenite phase is about 2 to 3 ° C. It is also possible to obtain a driving force by using a phase transformation between the martensite phase and the austenite phase.
[0032]
In these cases, the reference temperature can be appropriately set over a wide range (for example, a range from −50 ° C. to 100 ° C. in the case of the Ni—Ti alloy) depending on the alloy composition and the like.
[0033]
The

terminal plates

16 and 17 may be made of a conductive material itself, or may have a wiring formed on the surface or inside of an insulator. In this embodiment, the surface of a flexible substrate made of a flexible insulating plate. A conductive pattern is formed thereon. The conductive pattern is made of copper foil or the like, and gold plating is applied to the portions present on the surfaces of the

annular portions

16a and 17a. On the other hand, the upper and lower ends of the shape memory alloy spring 15 are also gold-plated, and the contact between the upper and lower ends of the shape memory alloy spring 15 and the surfaces of the

annular portions

16a and 17a is made by the gold plating layers. It has become so.
[0034]
When a voltage is applied between the

terminal plates

16 and 17 from a power supply device (not shown), a predetermined current flows through the shape memory alloy spring 15, heat is generated by resistance, and the temperature rises. When the temperature of the shape memory alloy spring 15 reaches the reference temperature, the shape memory alloy spring 15 expands and increases its rigidity, and the movable member 11 is resisted against the elastic force of the bias spring 14 as shown in FIG. Since it pushes up upwards, the top part 11a protrudes from the opening part 10a. Also, when the power supply from the power supply device to the shape memory alloy spring 15 is stopped, the shape memory alloy 15 stops generating heat and the temperature drops to below the reference temperature, so that the shape memory alloy spring 15 becomes flexible and biased. Since the movable member 11 is pushed down by the elastic force of the spring 14, the state returns to the state shown in FIG.
[0035]
The base plate 12 is fixed to the case body 10 with bolts. A boss 10 b shown in FIG. 2 extends downward from the upper inner surface of the case body 10, and the tip of the boss 10 b is in contact with the inner surface of the base plate 12.
[0036]
FIG. 4 is a front view of the movable member 11. The movable member 11 is formed to have substantially the same outer diameter from the upper insertion portion 11A to the top portion 11a, and the top portion 11a protrudes and protrudes from the opening portion 10a. Therefore, the outer diameter of the movable member 11 is substantially constant in the portion arranged in the vicinity of the inside and outside of the opening 10a, and no step is formed here. Generation can be reduced.
[0037]
The shape memory alloy spring 15 is supported by being inserted into the movable member 11, and the bias spring 14 that assists the operation of the movable member 11 is also inserted into the movable member 11. A partition for supporting and accommodating is not required, and the braille display device can be downsized as a whole.
[0038]
Further, as shown in FIG. 4, the upper insertion portion 11A of the movable member 11 has a relatively large outer diameter in accordance with the large-diameter bias spring 14, and the lower insertion portion 11B is adapted to the small-diameter shape memory alloy 15. And has a relatively small outer diameter. In particular, in the present embodiment, since the plurality of movable mechanisms are adjacent to each other without interposing a partition wall, the distance between the shape memory alloy springs 15 can be increased by reducing the outer diameter of the shape memory alloy spring 15. This has the advantage that the thermal effect between them can be reduced. Further, the stability of the movable member 11 can be improved by making the outer diameter of the bias spring 14 larger than the outer diameter of the shape memory alloy spring 15. In this case, the operation of the movable member 11 can be further stabilized by forming the upper insertion portion 11A of the movable member 11 with a large diameter and the lower insertion portion 11B with a small diameter.
[0039]
In the present embodiment, the

terminal plates

16 and 17 are in contact with each other so as to receive the elastic force of the shape memory alloy spring 15 as described above, and both sides of the contact portion are covered with gold having good contact properties. Therefore, reliable conduction can be obtained, and operation reliability and durability can be ensured.
[0040]
Second Embodiment Next, the structure of a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, the case body 20, the movable member 21, the base plate 22, the bias spring 24, the shape memory alloy spring 25, and the locking plate 28 are the same as those in the first embodiment, and their description Is omitted.
[0041]
This embodiment is different from the first embodiment in that the shape memory alloy spring 25 is configured to be heated or cooled by the

thermoelectric elements

26 and 27 without flowing current to the shape memory alloy spring 25. The

thermoelectric elements

26 and 27 are known elements that convert electric power into heat transfer energy. For example, a Peltier element in which a p-type semiconductor and an n-type semiconductor are connected in parallel between electrodes to form a π-type structure is used. is there. The

thermoelectric elements

26 and 27 include

conversion units

26a and 27a that perform energy conversion, heat generation units 26A and 27B and

heat absorption units

26B and 27A formed on both sides of the

conversion units

26a and 27a, and a pair of terminal portions that are drawn from the

conversion units

26a and 27a. 26b, 27b. The heat generating portion 26A of the thermoelectric element 26 and the heat absorbing portion 27A of the thermoelectric element 27 are configured to abut or extremely approach the outer peripheral portion of the shape memory alloy spring 25 disposed inside the case body 21, respectively. ing.
[0042]
In this embodiment, the shape memory alloy spring 25 is heated and cooled by generating and absorbing heat by the

thermoelectric elements

26 and 27, thereby moving the movable member 21 up and down in the same manner as in the above embodiments. It is supposed to work. In this case, since heating and cooling are forcibly performed by the

thermoelectric elements

26 and 27, responsiveness particularly during cooling is improved.
[0043]
In this case, the

thermoelectric elements

26 and 27 may be only one, or a plurality of thermoelectric elements may be operated in synchronization so that the direction of current supplied to one or a plurality of thermoelectric elements can be switched. In this case, by switching the direction of the current, the working part of the thermoelectric element on the side in contact with or close to the shape memory alloy spring becomes a heat generating part or a heat absorbing part, and heating of the shape memory alloy spring 25 is performed. Cooling can be performed.
[0044]
<Examples Regarding the Configuration of the Control System> Next, an embodiment related to the configuration of the control system suitable for any of the above-described embodiments or an embodiment including another drive unit structure will be described. The configuration described below relates to a functional block of the control system, a control method itself, and the like.
[0045]
[Third Embodiment] FIG. 6 shows a configuration of a control system according to a third embodiment of the present invention. This embodiment corresponds to the braille display device having the drive structure of the first embodiment, and includes a control command means 40 such as a central processing unit (CPU) and a drive signal connected to the control command means. And generating means 41.
[0046]
The drive signal generating means 41 is controlled by a command from the control command means 40, and a PWM control circuit 42 that forms a basic control signal in pulse width control, and receives a control signal and supplies a current only for the generation time of the control pulse. A constant current circuit 44 configured to flow, an amplification circuit 46 that receives and amplifies a detection signal from a temperature sensor described later, and an AD (analog / digital) conversion circuit 47 that converts the amplification circuit 46 into a digital signal. The temperature command value from the control command means 40 and the temperature detection value from the AD conversion circuit 47 are appropriately compared, and the PWM control circuit is appropriately determined by the temperature command value and the temperature detection value. Comparing means 48 comprising a digital comparator or the like for sending the command signal is provided.
[0047]
The drive signal output from the constant current circuit 44 flows through the shape memory alloy spring 15 via the

terminal plates

16 and 17, and raises the temperature of the shape memory alloy spring 15 by resistance heating. The temperature sensor 19 detects the temperature of the shape memory alloy spring 15 or its surroundings and sends a detection signal to the amplifier circuit 46.
[0048]
In the present embodiment, based on the temperature detection value obtained from the temperature sensor 19 and the temperature command value included in the temperature control data signal provided from the control command means 40, predetermined drive data provided from the control command means 40 is further provided. A current flows through the shape memory alloy spring 15 in accordance with the signal. The drive signal generated by the drive signal generating means 41 drives the shape memory alloy spring 15 by pulse width control. FIG. 8 shows the relationship between the drive signal Pop in this pulse width control and the amount of heat generated by the shape memory alloy spring 15 that has received the drive signal Pop. In general, the pulse width of the drive signal increases as the difference (temperature difference) between the temperature command value and the temperature detection value increases, and the heat transfer also increases.
[0049]
The comparison unit 48 is in the normal input mode, receives the temperature control data signal TD from the control command unit 40, takes in the temperature command value included in the temperature control data signal TD at a predetermined timing, and stores it inside. The temperature command value stored in the comparison means 48 is not changed unless a different temperature command is issued from the control command means 40 and is taken into the comparison means 48. Therefore, unless a new temperature command value is taken into the comparison means 48, difference data obtained based on the same temperature command value (the difference between the temperature command value and the temperature detection value, or other equivalents) Is sent to the PWM control circuits 42 and 43.
[0050]
Further, when the temperature control data signal TD from the control command means 40 includes an instruction to send back the temperature detection value, the comparison means 48 is temporarily changed to the output mode, and the temperature detection value is sent to the control command means 40. Is sent out. At this time, the control command unit 40 grasps the temperature environment of the drive unit based on the temperature detection value returned from the comparison unit 48, and outputs the next command according to the temperature environment.
[0051]
The control command means 40 issues a drive data signal to the PWM control circuit 42 and controls the presence or absence of the output of the drive pulse whose pulse width is controlled by the PWM control circuit. For example, even if the temperature detection value is lower than the temperature command value, the drive signal is not output unless the drive data signal is turned on. In this case, more advanced control can be performed by the control command means 40. For example, based on the temperature detection value returned by the comparison means 48, when the temperature detection value is considerably lower than the temperature command value, the maximum duty ratio of the normal drive pulse is set regardless of the temperature difference value. Or the control coefficient of pulse width control is changed depending on whether the temperature command value-temperature detection value is positive, that is, heating is required, or if the temperature command value-temperature detection value is negative, that is, cooling is required. Furthermore, it is possible to easily perform control contents that are difficult in PWM control with a normal hardware configuration by changing the control mode, such as using an optimal control coefficient according to past heating and cooling history.
[0052]
4TH EMBODIMENT Next, the example of another control system for controlling the drive part of the said 2nd Embodiment is demonstrated based on FIG. This control system is particularly configured for the purpose of improving the response of the braille display device and optimizing when a large number of braille display devices are connected to a common control command means.
[0053]
In the drive signal generating means 70, the power supplied from the constant voltage circuit 71 is charged by a power supply control signal DCC (for example, charging when on (high potential) and stopping charging when off (low potential)). 72 is charged, and electric power is supplied from the charging circuit 72 to the constant current circuit 73. With this configuration, the rapid voltage demand generated when controlling and driving a plurality of movable members in the braille display device does not occur in the constant voltage circuit 71 or the power supply unit, and is driven by the discharge from the charging circuit 72. It can be done. On the other hand, since the charging to the charging circuit 72 can be set so as to charge relatively slowly by the circuit configuration in the charging path, the power demand is dispersed by the power control signal DCC given from a control command means (not shown). Can do. In particular, there is an effect that the peak value of power demand can be suppressed even if a large number of movable members start operating simultaneously.
[0054]
In the present embodiment, the drive data signal DD and the drive latch signal DR are input to the D flip-flop 74a, and the output Q of the D flip-flop 74a is input to one input terminal of the AND circuit 74b. The output of the PWM control circuit 74 is input to the other input terminal of the AND circuit 74b. On the other hand, an amplifier circuit 76, an AD converter circuit 77, and a comparison means 78 are provided as in the previous embodiment, and a temperature latch signal TR and a temperature control data signal TD indicating a temperature command value are input to the comparison means 78. The The output of the comparison means 78 is difference data between the temperature command value and the temperature detection value, and is input to the PWM control circuit 74. The output of the PWM control circuit 74 is a pulse signal having a pulse width corresponding to the difference data, similarly to the drive signal shown in FIG. 8, and is input to the other input terminal of the AND circuit 74b and to the AND circuit 74c. Is also entered. The inverted output of the D flip-flop 74a is also input to the other input terminal of the AND circuit 74c. A transistor 73b that receives the output of the AND circuit 74c and prompts the output of the constant current circuit 73 is provided.
[0055]
The AND circuit 74b outputs a predetermined pulse signal only when the drive data signal DD is in an ON state (for example, high potential “H”) at a timing synchronized with the drive latch signal DR, and is input to the base of the transistor 73a to be fixed. A pulse signal is applied to the thermoelectric element 26 from the current circuit 73, and the shape memory alloy spring 25 is heated. When the drive data signal DD is off (for example, the low potential “L”), a predetermined pulse signal is output from the AND circuit 74c, is given to the thermoelectric element 27, and the shape memory alloy spring 25 is cooled. The temperature sensor 29 detects the temperature of the shape memory alloy spring 25 and outputs a detection signal to the amplification circuit 76.
[0056]
In this embodiment, the shape memory alloy spring 25 is preheated to a preset preheating temperature T1 before driving a movable member of the braille display device and while driving is stopped, and driving is started or A device has been devised to shorten the response time after restarting driving. As shown in FIG. 9, when the temperature command value T1 is sent by the temperature control data signal TD from the control command means, it is taken into the comparison means 78 by the temperature latch signal TR, and when the drive data signal DD is turned on, the drive latch A drive signal is output from the constant current circuit 73 to the thermoelectric element 26 by the signal DR, and the shape memory alloy spring 25 is heated. The temperature of the shape memory alloy spring 25 increases, and gradually approaches the temperature command value T1 by feedback control.
[0057]
Here, the temperature control data signal TD sent from the control command means to the comparison means 78 is a 4-bit control data string S3, S2, S1, S0 and an 8-bit temperature as shown at the bottom of FIG. It includes 12-bit serial data consisting of data strings T7, T6, T5, T4, T3, T2, T1, and T0. Here, the command content from the control command means is transmitted to the comparison means 78 by the numerical value indicated by the control data string of the temperature control data signal TD, and the temperature command value from the control command means or the like is indicated by the numerical value indicated by the temperature data string. The PWM coefficient value and the like are transmitted to the comparison means 78. Table 1 below shows an example of numerical values of the control data string in the temperature control data signal TD and their meanings.
[0058]
[Table 1]

[0059]
When the control data string indicates 1 or 5, the numerical value shown in the temperature data string is stored in the comparison means 78 as the heating side temperature command value or the heating side PWM coefficient, and the control data string is 2 or 6 Is stored in the comparison means 78 as the cooling side temperature command value or the cooling side PWM coefficient. The cooling temperature data input mode is effective only in the case where the cooling mechanism is present, and thus is effective in the present embodiment, but is invalid when there is no cooling mechanism. When the control data string indicates 3, the comparison means 78 is changed to the output mode, and the temperature detection value sent from the temperature sensor is sent back to the control command means. Further, when the control data string indicates 4, the comparison means 78 outputs the difference data to the control command means.
[0060]
When the control command means knows from the data returned from the comparison means 78 that the temperature detection value has almost reached T1, it is ready for driving, and it can be driven by the command from the control command means.
[0061]
In the preheating state as described above, the temperature control data signal TD from the control command means informs the temperature command value T2, and if the temperature command value T2 is taken into the comparison means 78 by the temperature latch signal TR as described above, the comparison is made. The temperature starts to rise due to the difference data output by the means 78. If the temperature command value T2 is higher than the reference temperature, the shape memory alloy spring 25 will eventually operate and the movable member 22 will rise. In the figure, PH is a preheating preparation period, PP is a preheating period, DP is a driving period, and NDP is a non-driving period.
[0062]
Thus, by preheating the shape memory alloy spring 25 before driving the braille display device in advance, the time until the operation is started can be shortened and the braille display device can be operated within a short time. As shown by the dotted line in FIG. 9, the operation start time can be greatly shortened compared with the case where preheating is not performed.
[0063]
FIG. 10 shows the relationship between the charge amount of the charging circuit 72 and the drive state in the present embodiment. In this case, a case where a certain movable member 21 in the braille display device is driven intermittently (so as to appear and disappear) will be described as an example.
[0064]
After the drive of a certain movable member 21 in the braille display device (current supply to the thermoelectric element 26) is interrupted, when the power control signal DCC from the control command means is turned on, the charging circuit 72 (for example, a large-capacitance capacitor) is supplied. Electric power is supplied from the constant voltage circuit 71. The voltage of the charging circuit 72 gradually rises from the initial V0, and after a while from reaching the saturation voltage Vsat, the power control signal DCC is turned off, and charging ends. At this time, even if the charging is not completed, if the driving is possible, the preheating is started as described above, the temperature command value is changed from T0 to T1, and the preheating preparation is started as described above. Is completed (preheating period PP). Thereafter, the drive of the braille display device starts as described above. After the start of driving, the power control signal is turned off, and temperature control is performed until the driving state is released as it is. When the driving state is released, the driving data signal DD is turned off, and driving is stopped by the driving latch signal. Thereafter, driving and stopping are repeated, and charging to the charging circuit 72 is also repeated again by the power supply control signal DCC as described above. In this case, charging may be always performed at the timing shown in FIG. 10 according to the intermittent driving cycle, or charging may be performed at an appropriate interval according to the driving amount and the charging amount regardless of the driving timing.
[0065]
As described above, the charging circuit 72 provided for each movable member in the Braille display device is appropriately charged, and power is supplied from the charging circuit 72 to drive a plurality of movable members in the Braille display device. Even when power is supplied from a common power supply circuit to thermoelectric elements, even if multiple braille display devices receive power supply at once, the power supply capacity will not be insufficient, and the capacity of the power supply circuit can be reduced. As a whole, the drive control system can be reduced in size and weight.
[0066]
In the third embodiment and the present embodiment, the temperature may be detected by detecting the resistance value of the shape memory alloy spring itself instead of the temperature sensor. Since the resistance of the shape memory alloy spring itself changes depending on the temperature, it can be used for temperature detection like the thermistor. In order to adjust the relationship between the temperature and the resistance value of the shape memory alloy, appropriate data compensation may be performed in an amplifier circuit or a comparison means.
[0067]
Fifth Embodiment Finally, an embodiment of a system for driving a plurality of braille display devices will be described with reference to FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 11, a plurality of movable mechanisms ACT are provided in the braille display device, and a plurality of drive signal generation means DC are also provided correspondingly. Here, as the movable mechanism ACT, any of the operation parts of the first or second embodiment and its modifications (corresponding to at least the

movable members

11 and 21 and the

shape memory alloys

15 and 25 acting thereon). The bias springs 14 and 24 may also be included in the above-described embodiment. In addition, as the drive signal generating means, any of the drive signals of the third or fourth embodiment and its modified examples may be used. The generation means 41 and 70 may be used. However, in FIG. 11 and the following description, it is assumed that the driving signal generating unit 70 of the fourth embodiment is used.
[0068]
A line derived from a selector SL that receives a temperature control data signal TD from a control command means (not shown) and distributes the signal is input to each of the drive signal generation means DC. The selector is configured by a demultiplexer that distributes a data signal by a predetermined control signal. The drive signal generating means DC is connected to each line for passing the temperature latch signal TR, the drive latch signals DR1 and DR2, and the power supply control signal DCC described in the third or fourth embodiment. ing. The latter line is a common line for the plurality of drive signal generating means DC.
[0069]
The drive data signals DD1 and DD2 are introduced into the shift registers SR1 and SR2, and are supplied to the individual drive signal generation means DC based on the drive latch signals DR1 and DR2. Here, half of the drive signal generation means DC corresponding to the plurality of movable mechanisms ACT is controlled by the shift register SR1 and the drive latch signal DR1, and the other half is controlled by the shift register SR2 and the drive latch signal DR2.
[0070]
In this example, a temperature command value such as temperature data and a drive data signal are received for each drive signal generating means DC, a temperature command value is read by a common temperature latch signal, and individual braille display devices are read by a common drive latch signal. It is configured to drive on and off.
[0071]
In the present embodiment, the plurality of movable parts of the braille display device are divided into two groups, and the drive data signals DD1, DD2 and the drive latch signals DR1, DR2 are transmitted for each group. The drive can be switched quickly.
[0072]
In the above embodiment, the load on the power supply capacity can be reduced by providing a charging circuit in each drive signal generating means DC. Furthermore, the power supply control signal DCC is switched at different timings for each group. As a result, it is possible to further smooth the power supply and demand in the case of a large number of driving, and to reduce the capacity of the power supply circuit.
[0073]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the shape memory alloy spring is provided with the engaging member that is inserted into the shape memory alloy spring and engages the shape memory alloy spring in the axial direction. Since the movable member can be driven by acting on the movable member via the engaging portion, and the shape memory alloy spring can be pivotally supported, it is possible to perform a stable operation with a simple structure. In addition, since it is not necessary to provide a support portion that supports the shape memory alloy spring from the periphery, such as a partition wall that supports and accommodates the shape memory alloy spring, the apparatus can be downsized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic structure of a first embodiment (mechanical structure) of a braille display device according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the first embodiment.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a state in which a movable member protrudes in the first embodiment.
FIG. 4 is a front view showing a shape of a movable member in the first embodiment.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a schematic structure of a second embodiment (mechanical structure) of the braille display device according to the present invention.
FIG. 6 is a configuration block diagram showing a third embodiment (configuration of control system) of the braille display device according to the present invention.
FIG. 7 is a configuration block diagram showing a fourth embodiment (configuration of control system) of the braille display device according to the present invention.
FIG. 8 is a graph showing a drive signal by pulse width control in the third and fourth embodiments.
FIG. 9 is a timing chart showing an operation when preheating driving is performed in the fourth embodiment.
FIG. 10 is a timing chart showing an operation when charge driving is performed in the fourth embodiment.
FIG. 11 is a configuration block diagram showing a fifth embodiment (configuration of control system) of the braille display device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
10,20 Case body
10a, 20a opening
11, 21 Movable member
11A, 21A Upper insertion part
11B, 21B Lower insertion part
11C, 21C flange
11a, 21a Top
14,24 Bias spring
15, 25 Shape memory alloy spring
16, 17 Terminal board
26, 27 Thermoelectric element
40 Control command means
41, 70 Drive signal generating means
ACT movable mechanism
DC drive signal generating means
SR1, SR2 shift register

Claims

盤面に形成された開口部から出没自在に構成された複数の可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材のそれぞれを出没動作させる複数のコイル状の形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却するための温度制御手段とを備えた点字表示装置であって、
前記可動部材をグループ化し、前記グループ毎にタイミングをずらして電力を供給することを特徴とする点字表示装置。A plurality of movable members configured to be able to protrude and retract from openings formed in the board surface, and a predetermined shape restoring force is generated when the predetermined temperature or temperature range is exceeded or below the reference temperature, and the movable A braille display device comprising a plurality of coil-shaped shape memory alloy springs that cause each of the members to move in and out, and temperature control means for heating and / or cooling the shape memory alloy springs,
A Braille display device, wherein the movable members are grouped and electric power is supplied at different timings for each group .

請求項１において、前記可動部材は、前記開口部の内外近傍に配置される部分において出没方向にほぼ等しい外径を備えていることを特徴とする点字表示装置。The braille display device according to claim 1, wherein the movable member has an outer diameter substantially equal to a protruding direction in a portion disposed in the vicinity of the inside and outside of the opening.

請求項１又は請求項２において、前記可動部材は、前記形状記憶合金バネと、前記係合部に対して前記形状記憶合金バネの反対側から係合するコイル状の補助バネとを軸線方向に挿通していることを特徴とする点字表示装置。3. The movable member according to claim 1, wherein the movable member includes, in an axial direction, the shape memory alloy spring and a coil-shaped auxiliary spring that engages the engagement portion from the opposite side of the shape memory alloy spring. A braille display device characterized by being inserted.

請求項３において、前記形状記憶合金バネと前記補助バネとのいずれか一方が前記開口部の開口縁部の内側に係合されていることを特徴とする点字表示装置。4. The braille display device according to claim 3, wherein any one of the shape memory alloy spring and the auxiliary spring is engaged with an inner side of an opening edge of the opening.

請求項３又は請求項４において、前記形状記憶合金バネのコイル半径を前記補助バネのコイル半径よりも小さくしたことを特徴とする点字表示装置。5. The braille display device according to claim 3, wherein a coil radius of the shape memory alloy spring is smaller than a coil radius of the auxiliary spring.

請求項５において、前記可動部材には、前記形状記憶合金バネを挿通する第１の挿通部と、前記補助バネを挿通する第２の挿通部とを設け、前記第１の挿通部の外径を前記第２の挿通部の外径よりも小さくしたことを特徴とする点字表示装置。6. The movable member according to claim 5, wherein the movable member is provided with a first insertion part for inserting the shape memory alloy spring and a second insertion part for inserting the auxiliary spring, and an outer diameter of the first insertion part. Is made smaller than the outer diameter of the second insertion portion.

盤面に形成された開口部から出没自在に構成された複数の可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材のそれぞれを出没動作させる複数のコイル状の形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネに電流を流して加熱するための給電手段とを有し、
前記給電手段は、前記形状記憶合金バネの弾性力を受けつつ当接し、前記形状記憶合金バネに導電接続される端子部材が設けられ、前記端子部材はフレキシブルな導電素材よりなり、前記可動部材と前記形状記憶合金バネの端部により挟持され、該端子部材から前記形状記憶合金バネに電力供給がされることを特徴とする点字表示装置。A plurality of movable members configured to be able to protrude and retract from openings formed in the board surface, and a predetermined shape restoring force is generated when the predetermined temperature or temperature range is exceeded or below the reference temperature, and the movable A plurality of coil-shaped shape memory alloy springs that cause each of the members to move in and out, and a power feeding means for heating the shape memory alloy springs by passing an electric current,
The power supply means abuts while receiving the elastic force of the shape memory alloy spring, and is provided with a terminal member that is conductively connected to the shape memory alloy spring, the terminal member is made of a flexible conductive material, and the movable member and A braille display device characterized in that the shape memory alloy spring is sandwiched between ends of the shape memory alloy spring, and power is supplied from the terminal member to the shape memory alloy spring.

請求項７において、前記形状記憶合金バネにおける前記端子部材との当接部位と、前記端子部材における前記当接部位に当接する表面部とが共に電気コンタクト性の良好な素材で構成されていることを特徴とする点字表示装置。In Claim 7, both the contact part with the said terminal member in the said shape memory alloy spring and the surface part contact | abutted to the said contact part in the said terminal member are comprised with the material with favorable electrical contact property. Braille display device characterized by the above.

盤面に形成された開口部から出没自在に構成された可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材を出没動作させる形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却する温度制御手段とを備えた点字表示素子であって、
前記温度制御手段は電流の向きを切り換えることによって、前記形状記憶合金バネに接触または近接した側が発熱部及び／又は吸熱部となる熱電素子を有し、該熱電素子における発熱部及び／又は吸熱部によって前記形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却するように構成されていることを特徴とする点字表示装置。A movable member configured to be able to protrude and retract from an opening formed in the board surface, and a predetermined shape restoring force is generated when the predetermined temperature or temperature range is exceeded or below the reference temperature, and the movable member is and the shape memory alloy spring which infested operation, a Braille display device having a temperature control means for heating and / or cooling the shape memory alloy spring,
The temperature control means has a thermoelectric element in which the side in contact with or close to the shape memory alloy spring becomes a heat generating part and / or a heat absorbing part by switching the direction of current, and the heat generating part and / or the heat absorbing part in the thermoelectric element A braille display device configured to heat and / or cool the shape memory alloy spring.

請求項９において、前記温度制御手段は、前記熱電素子が前記形状記憶合金バネの温度に応じて前記形状記憶合金を加熱及び冷却するように構成されていることを特徴とする点字表示装置。10. The braille display device according to claim 9, wherein the temperature control means is configured such that the thermoelectric element heats and cools the shape memory alloy in accordance with the temperature of the shape memory alloy spring.

請求項１から請求項１０までのいずれか１項において、前記形状記憶合金バネの温度を検出する温度検出手段を設け、該温度検出手段による検出温度により前記形状記憶合金バネに対する電気的若しくは熱的な制御量を調整することを特徴とする点字表示装置。The temperature detection means for detecting the temperature of the shape memory alloy spring is provided in any one of claims 1 to 10, and the shape memory alloy spring is electrically or thermally detected by a temperature detected by the temperature detection means. Braille display device characterized by adjusting various control amounts.

盤面に形成された開口部から出没自在に構成された複数の可動部材と、所定の温度若しくは温度範囲を基準温度として該基準温度を上回るか或いは下回ると所定の形状復元力を発生させ、前記可動部材のそれぞれを出没動作させる複数のコイル状の形状記憶合金バネと、該形状記憶合金バネを加熱及び／又は冷却するための温度制御手段とを備えた点字表示装置であって、
複数の前記可動部材を制御するための制御指令手段と、該制御指令手段から受ける駆動指令に基づいて、前記形状記憶合金バネを加熱若しくは冷却するための駆動信号を発生する駆動信号生成手段とを有し、
前記形状記憶合金バネを予熱し動作開始時間を短縮したことを特徴とする点字表示装置。A plurality of movable members configured to be able to protrude and retract from openings formed in the board surface, and a predetermined shape restoring force is generated when the predetermined temperature or temperature range is exceeded or below the reference temperature, and the movable A braille display device comprising a plurality of coil-shaped shape memory alloy springs that cause each of the members to move in and out, and temperature control means for heating and / or cooling the shape memory alloy springs,
Control command means for controlling the plurality of movable members, and drive signal generation means for generating a drive signal for heating or cooling the shape memory alloy spring based on a drive command received from the control command means Have
A braille display device, wherein the shape memory alloy spring is preheated to shorten an operation start time .

請求項１２において、前記駆動信号生成手段は、前記制御指令手段により、駆動休止期間若しくは駆動開始前に、常温と前記基準温度との間の値に設定された待機温度になるように、前記形状記憶合金バネの加熱若しくは冷却を予め行うように構成されていることを特徴とする点字表示装置。13. The shape of the drive signal generation unit according to claim 12, wherein the drive signal generation unit has a standby temperature set to a value between room temperature and the reference temperature by the control command unit before a drive suspension period or drive start. A braille display device configured to perform heating or cooling of a memory alloy spring in advance.

請求項１２又は請求項１３において、前記駆動信号生成手段には、前記制御指令手段から受ける充電指令に基づいて前記駆動信号を生成するための電力を蓄積する充電手段を備えていることを特徴とする点字表示装置。14. The drive signal generation unit according to claim 12, wherein the drive signal generation unit includes a charging unit that accumulates electric power for generating the drive signal based on a charge command received from the control command unit. Braille display device.

請求項１２から請求項１４までのいずれか１項において、複数の前記形状記憶合金バネを複数の群に分け、該群毎に一括して前記制御指令手段からの前記駆動指令を受けて前記群内の前記形状記憶合金バネに分配する駆動指令分配手段を備えていることを特徴とする点字表示装置。15. The structure according to claim 12, wherein a plurality of the shape memory alloy springs are divided into a plurality of groups, and each group receives the drive command from the control command means in a lump for the group. A braille display device comprising drive command distribution means for distributing to the shape memory alloy spring.