JPH02186110A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はアクチュエータ、特に人力制御量に応じた可変
の機械的変位量を発生するアクチュエータに関するもの
である。

［従来の技術］ 従来より、視力障害者のための点字、あるいは文字の表
示装置として、表示面から圧電素子やソレノイドなどの
駆動力を利用して表示ビンを突出させ、点字、文字その
他の３次元情報を表示する装置が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような、従来の表示装置では表示ビンのアクチュ
エータとして圧電素子が用いられることが多いが、圧電
素子の場合は得られる機械的な変位量が微小であるため
、素子の変位を拡大する機構が必要であり、表示ビンの
突出量を変えて多段階の３次元情報の表示が難しく、多
くの場合突出または非突出の２値の表示しか行なえない
ものが多い。また従来の圧電素子を用いた装置では作動
音が大きいという問題があった。

本発明の課題は、以上の問題を解決し、大きな変位量を
得ることができ、多値の３次元情報表示に使用でき、し
かも静粛なアクチュエータを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するために、本発明においては、装置
外殻内に設けられ所定の液体により満たされた圧力室と
、この圧力室内部を大気と連通または遮断する制御手段
と、前記圧力室内の液体を加熱する加熱手段と、前記圧
力室内部の圧力に応じて機械的な変位量を発生する出力
軸を設け、前記制御手段により前記圧力室内部を大気か
ら遮断した状態で前記加熱手段により前記液体を加熱し
圧力室内部の圧力を増大させることにより前記出力軸を
装置外殻から突出させ、一方前記制御手段により前記圧
力室内部を大気と連通状態とし前記出力軸を初期位置に
復帰させる構成を採用した。

［作用］ 以上の構成によれば、圧力制御により変位量を発生して
いるため、圧電素子などに比して大きな可変の変位量を
得ることができ、また静粛な動作が可能である。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明の詳細な説明
する。

第１図、第２図に本発明を採用した３次元表示装置のア
クチュエータの構造を示す。

両図において、符号１．２はそれぞれ金属などから構成
された円筒状のシリンダで、中央部において互いに堅固
に結合されている。使用状態においてシリンダ１．２は
図の上下方向が鉛直方向と一致するように配置されるも
のとする。（重力の方向を符合Ｇにより図示） シリンダ２は内部に空洞２ｆを有し、この空洞２ｆ内に
シリンダ１の後端部１ｆの直径の細い部分が収納されて
いる。

シリンダ１の後端部には圧力室ＩＣが形成されている。

圧力室１ｃの後端側の内径は図示のように上部よりも拡
大されており、この部分に発熱体８を収納する。

発熱体８の端部はシリンダ２のテーブルに固定されてお
り、その発熱部８ａはシリンダ１の端部から導出された
リード線８ｂを介して通電される。シリンダ１の後端部
周囲には制御リング５が摺動自在に取り付けられている
。

制御リング５はシリンダ１との間に弾装されたスプリン
グ７によって図の下方向に付勢され、シリンダ２の空洞
２ｆの端部で係止している。制御リング５の摺動位置は
シリンダ２の後端部から外部に突出した＄ｌＪ御軸９に
よって制御できるようになっている。

シリンダ１の後端部１ｆにはオリフィス１ａ、１ｂが設
けられており、このオリフィスｌａ。

１ｂは第１図の初期位置において制御リング５に設けら
れたオリフィス５ａ、５ｂと図示のように連通している
。

また、シリンダ２の外郭のシリンダ１との結合部付近に
はオリフィス２ａが設けられている。シリンダ２の空洞
２ｆには符号１のレベルすなわちオリフィスｌａ、５ａ
の直下の位置まで液体１０ａが満たされている。

この液体１０ａは、発熱体８により加熱されるが、通常
の動作環境では極度には揮発しないような材質（例えば
水など）から構成される。

一方、シリンダ１の頭部には空洞１ｇが設けられている
。空洞１ｇ内部には出力軸４が収納され、シリンダ１の
頭部に設けられたキャップ３から外部に突出している。

キャップ３と出力軸４中央部のフランジ４ａの間にはス
プリング６が弾装されており、フランジ４ａが第１図の
非駆動状態では空洞１ｇの端部で係止される。また空洞
１ｇはシリンダ１の後端部１ｆの圧力室１ｃと連通して
おり、この部分に出力軸４後端部のピストン部４ｂが貫
通している。

また、シリンダ１の空洞１ｇには、その内部の圧力を大
気圧に等しく保ち、出力軸４の移動をスムーズに行なう
ために、オリフィスｌｄ、ｌｄが設けられている。

次に以上の構成における動作につき説明する。

素子の非駆動状態では第１図に示すように制御軸９をシ
リンダ２の端部から長さＳｌだけ突出させた位置に制御
する。この状態ではオリフィス２ａ、５ａ、ｌａを介し
てシリンダ２の空洞２ｆ、シリンダ１の圧力室１ｃが大
気と連通し、その圧力は大気圧Ｐ１と等しくなる。

第２図に示すように出力軸４をシリンダ１の外部に突出
させるには、制御軸９を第２図のようにシリンダ２の後
端部から長さＳ２のみ突出する位置まで押し込む、これ
により、制御リング５のオリフィス５ａ、５ｂとシリン
ダ１のオリフィスｌａ、ｌｂの連通状態が遮断される。

この状態において発熱体８を駆動すると、外部から遮断
された圧力室１ｃ内部で液体１０ａの温度が上昇し、該
発熱体と液体との接触部表面温度が該液体の沸点よりも
高い値となった時、液体の沸騰により圧力室１ｃ内部の
圧力Ｐ２が上昇する。これにより、出力軸４が図示のよ
うにスプリング６の弾性力に抗して上昇し、圧力Ｐ２、
スプリング６の弾性力が均衡した位置で停止する。

出力軸４の所望の突出量Δｈは発熱体８の発熱量を調整
し、圧力室１ｃ内部の圧力Ｐ２をスプリング６がΔｈだ
け圧縮された際の反発力に等しくなるように制御すれば
よい。

以上のような構成によれば、従来の圧電素子などに比べ
て大きな変位量を得ることができ、その場合変位量を拡
大する機構も必要としない。

また、第２図の駆動状態では出力軸４に圧力室４Ｃ内の
圧力が１１街作用を与えるため、アクチュエータを点字
表示装置などの表示ピンの駆動に用い、視力障害者が出
力軸４の変位量を読み取るような場合でも良好な操作感
覚を得ることがで跨る。

さらに、上記構成によれば動作音を殆ど生じないため、
アクチュエータを利用する装置も動作騒音を著しく低減
することができる。

以上ではアクチュエータを鉛直方向に配置して使用する
ための構成を示したが、アクチュエータを水平に配置す
る場合には第３図、第４図に示すような構造を用いるこ
とができる。

第３図、第４図においては圧力室ｌａ内の鉛直方向下側
に発熱体８の発熱部３８ａをオフセットさせて配置しで
ある。また、制御リング５およびシリンダ１の後端部１
ｆのオリフィスは符号３１ａ、３１ｂ、３５ａ、３５ｂ
で示されるように、リング及びシリンダ１の後端部１ｆ
の鉛直上側及び下側に配置しである。

その他の構成は第１図、第２図のものと同様である。封
入する液体１０ａのレベルは第３図のように発熱体８が
ほぼ液体中に没する程度の高さまで入れておく。

第３図、第４図の構成においては出力軸４を駆動する場
合前述と同様に制御リング５を制御軸９がシリンダ２の
端部から３２だけ突出する位置まで押し込み、発熱部３
８ａにより液体１０ａを加熱する。これにより圧力室１
ｃ内部の圧力Ｐ２を前述と同様に制御でき、出力軸４の
所望の突出量Δｈを制御することがで幹る。

第３図、第４図の構成によれば、アクチュエータを水平
に配置する場合でも前述と同様の効果を得ることかでき
る。

なお、開口部１０１を通じて、液体は該アクチュエータ
の外部からの液体のアクチュエータ内部への補充を可能
としている。

第１図、第２図でＸ−Ｘは上記外部より補充する液体の
レベル位置を示している。

［発明の効果Ｊ 以上から明らかなように、本発明によれば、装置外殻内
に設けられ所定の液体により満たされた圧力室と、この
圧力室内部を大気と連通または遮断する制御手段と、前
記圧力室内の液体を加熱する加熱手段と、前記圧力室内
部の圧力に応じて機械的な変位量を発生する出力軸を設
け、前記制御手段により前記圧力室内部を大気から遮断
した状態で前記加熱手段により前記液体を加熱し圧力室
内部の圧力を増大させることにより前記出力軸を装置外
殻から突出させ、一方前記制御手段により前記圧力室内
部を大気と連通状態とし前記出力軸を初期位置に復帰さ
せる構成を採用しているので、圧力制御により変位量を
発生しており、圧電素子などに比して大きな可変の変位
量を得ることができ、多値の情報出力を行なう３次元情
報の表水装置に変位量拡大機構などを用いることなく通
用できる、また、低騒音で動作が可能であるなどの優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明を採用した静圧アクチュエータ
の構造を示した断面図、第３図、第４図は本発明による
異なる静圧アクチュエータの構造を示した断面図である
。 １．２・・・シリンダ １ａ、ｌｂ、ｌｄ、５ａ、５ｂ−−・オリフィスｌｃ・
・・圧力室　　　　５・・・制御リング６．７・・・ス
プリング　８・・・発熱体３８・・・発熱部　　　　１
０ａ・・・液体３１　ａ、３　ｌ　ｂ、３５ａ、３５ｂ
−・・オリフィス第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）装置外殻内に設けられ所定の液体により満たされた
   圧力室と、 この圧力室内部を大気と連通または遮断する制御手段と
   、 前記圧力室内の液体を加熱する加熱手段と、前記圧力室
   内部の圧力に応じて機械的な変位量を発生する出力軸を
   設け、 前記制御手段により前記圧力室内部を大気から遮断した
   状態で前記加熱手段により前記液体を加熱し圧力室内部
   の圧力を増大させることにより前記出力軸を装置外殻か
   ら突出させ、一方前記制御手段により前記圧力室内部を
   大気と連通状態とし前記出力軸を初期位置に復帰させる
   ことを特徴とするアクチュエータ。