一种机电指针式大型钟

1、一种机电指针式大型钟，其特征是包括运针机芯结构，日历显示 装置，钟面安装，转动件轴结构材质，
运针机芯结构：主要由A脉冲步进电机组件，B运针传动轮系统，C 顺逆向拨针机构，D报点、报历触发信号输出机构四部分组成，采用分轮 设置在运针机芯后夹板组件外的分轮背向设计，运针机芯受电器模块控 制，
四部分的结构为：A脉冲步进电机组件(1)，B运针传动轮系统：转 子组件(2)，驱动轮I组件(3)，驱动轮II组件(4)，磨擦轮组件(5)， 立轮组件(6)，分轮组件(7)，分轮座组件(8)，过轮组件(9)，时轮组 件(10)，C顺逆向拨针机构：拨针电机(11)，主齿轮(12)，拨针驱动轮 组件(13)，拨针离合轮组件(14)，D报点、报历触发信号输出机构：报 点抬闸组件(15)，微动开关I(16)，报历抬闸组件(17)，微动开关II (18)，
立轮组件(6)的齿轴伸出运针机芯后夹板组件(19)平面外，分轮 组件(7)的分轮设置在后夹板组件(19)外，与立轮平行啮合，
主齿轮(12)设置在拨针电机(11)的输出轴上，主齿轮(12)伸出 在后夹板组件(19)外，拨针驱动轮组件(13)的齿轮也设置在后夹板组 件(19)外，与主齿轮(12)平行啮合，当拨针电机(11)顺时针旋转时， 拨针驱动轮(13)驱动拨针离合轮(14)顺时针向啮合立轮(6)，驱动立 轮(6)逆时针向校时，反之，当拨针电机逆时针旋转时，拨针驱动轮驱 动拨针离合轮逆时针向啮合立轮，驱动立轮顺时针向校时，
运针机芯受电器模块控制，电器模块一组导线接通脉冲步进电机(1)， 另一组导线接通拨针电机(11)，输入正电压则拨针轮顺转，输入负电压 则拨针轮逆转，第三组导线接微动开关I(16)，第四组导线接微动开关 II(18)；
日历显示装置：由四只独立设置的日历箱组成，分别显示年、月、日、 星期，将所用日历字母全部印制在长条涤纶薄膜上，称为日历带基，在单 个日历字母的薄膜背面印有单个日历编码色标，日历箱主要由两只主带 轮：主带轮A、主带轮B，两只过带轮，一只微电机，齿轮变速箱，信号 采样柱，日历带基，日历带基张紧机构、电路组成；日历带基两头分别固 定在主带轮A和主带轮B的滚轴上，再经过日历箱上下两只过带轮定位滚 轴形成日历带基的滚动轨迹，由日历带基张紧机构来实施换历运行时的交 替两个主带轮的张紧和解阻作用，由信号采样柱上的电子感应管无接触搜 索色标，日历定位，日历显示装置的换历运作受电器模块控制；
钟面安装：钟面浮装在内构架的装针面平面上，钟面周边用6～18个 拉簧，拉簧一头扣在钟面的周边，另一头扣在内构架的内侧周边，起到平 面张紧钟面的作用；利用1～12钟点字块，字块固定柱上安放钟面压簧， 字块固定柱穿过钟面定位在内构架的分度点上，用柱脚销固定，压簧一端 限位在字块内平面，另一端浮压钟面，起到推压钟面紧贴内构架平面的作 用；
转动件轴结构材质：转动轴(21)采用不锈钢材质，运针机芯前夹板 组件(20)和后夹板组件(19)中的轴套(22)采用聚四氟乙烯材质。

技术领域\n本发明涉及一种机电指针式大型钟，特别是涉及一种机电指针式大型 钟的运针机芯结构，日历显示，钟面安装和转动件轴结构材质。\n背景技术\n通常，指针长度圆周半径为0.5米及以上的钟称之为大型钟。它被广 泛使用于各国的机场、车站、广场、银行、塔楼等公共场所。电子技术的 发展改革了传统钟表的结构，但由于电子技术的局限性，传统的钟表运针 机械结构仍沿用至今。运针机芯制造工艺复杂，传动磨擦系数大，存在易 腐蚀、易磨损、易油滞等问题，遇上高湿、冰冻等恶劣气候或瞬间停电等 因素都有可能会影响走时精度，丧失运行可靠性、持久性，并且维修困难， 费用昂贵。\n现行指针式大型钟，因机械结构的局限性，无法像民用钟表那样携几 个机械日历盘机构运行。\n如今虽有各类电子显时(计历)器问世，并被广泛应用，但仍然因产 品功耗大，受停电、瞬间停电，元器件质量，怕强光、侧视、潮湿，不宜 室外安装的制约，也不适应部分公众的指针计时习惯，所以指针式大型钟 的应用仍会受到欢迎和重视。\n发明内容\n本发明目的是解决现有指针式大型钟存在的技术问题，如运针机芯传 动系统存在的磨擦系数大，易腐蚀、易磨损、易产生油滞，校调指针困难， 应付停电和瞬间停电的影响，而需要改进运针机芯结构；大型钟面受时间、 重力、热胀冷缩等因素影响而产生的平面不平整度问题；缺乏与指针式大 型钟配合应用的微功耗大幅面日历显示装置等。\n本发明提出了与一种机电指针式大型钟相关的运针机芯结构、微功耗 大幅面日历显示装置、钟面安装、转动件轴结构材质的技术方案，具体叙 述如下：\n本发明大型钟的钟体结构，外壳采用表面阳极酸化处理耐腐蚀的超高 强度优质铝合金型材，采用准方形或准圆形造型，边框用段料型材铝合金 圆角相接，简洁、美观、大方，制造工艺方便、快捷。整个框架对径1～1.4 米，边框内安装不锈钢内构架，内构架中央位置安装机芯，内构架装针面 平面上安装钟面。机芯的平面尺寸约为100×100(mm×mm)，厚度约为 40～45mm。所以本发明大型钟又可称之为超薄型大型钟。\n本发明大型钟的机电运针机芯结构。运针机芯结构主要由A、脉冲步 进电机组件，B、运针传动轮系统，C、顺逆向拨针机构，D、报点、报历 触发信号输出机构四部分组成，同时采用分轮设置在运针机芯后夹板组件 外的分轮背向设计，运针机芯受电器模块控制，电器模块由6～4.8V不间 断电池供电，由太阳能或220V作为补偿电源。\n四部分的具体结构为A、脉冲步进电机组件1，它被用作时标，B、 运针传动轮系统：转子组件2，驱动轮I组件3，驱动轮II组件4，磨擦 轮组件5，立轮组件6，分轮组件7，分轮座组件8，过轮组件9，时轮组 件10，C、顺逆向拨针机构：拨针电机11，主齿轮12，拨针驱动轮组件 13，拨针离合轮组件14，D、报点、报历触发信号输出机构：报点抬闸组 件15，微动开关I 16，报历抬闸组件17，微动开关II 18。\n所述的立轮组件6的齿轴伸出运针机芯后夹板组件19平面外，分轮 组件7的分轮设置在后夹板组件19外，与立轮平行啮合，这就是分轮的 背向设计安装。\n所述的主齿轮12设置在拨针电机11的输出轴上，主齿轮12伸出在 后夹板组件19外，拨针驱动轮组件13的齿轮也设置在后夹板组件19外 与主齿轮12平行啮合。当拨针电机11顺时针旋转时，拨针驱动轮13驱 动拨针离合轮14顺时针向啮合立轮6，驱动立轮6快速逆时针向校时， 反之，当拨针电机逆时针旋转时，拨针驱动轮驱动拨针离合轮逆时针向啮 合立轮，驱动立轮顺时针向校时。\n电器模块共有四组导线控制运针机芯，一组导线接脉冲步进电机1。 另一组导线接拨针电机11，输入正电压，则拨针轮顺转，逆向校时，输 入负电压，则拨针轮逆转，顺向校时。第三组导线接微动开关I 16，由报 点抬闸15推动微动开关I 16向电器模块输出开关信号。报点信号仅供外 接报点功率放大器，以供报点。第四组导线接微动开关II 18，由报历抬闸 17推动微动开关II 18向电器模块输出开关信号。报历信号供接日历显示 装置换历运作。    \n本发明大型钟的日历显示装置。采用微功耗大幅面机电日历显示装 置，由四只独立设置的日历箱组成，分别显示年、月、日、星期。将所用 日历字母全部印制在长条涤纶薄膜上，成为日历带基。在单个日历字母的 薄膜背后印有单个日历编码色标。日历箱主要由两只主带轮：主带轮A、 主带轮B，两只过带轮，一只微电机，齿轮变速箱，信号采样柱，日历带 基，日历带基张紧机构、电路组成。日历带基两头分别固定在主带轮A和 主带轮B的滚轴上，再经过日历箱上下两只过带轮定位滚轴形成日历带基 的滚(移)动轨迹，由日历带基的张紧机构来实施换历运行时的交替两个 主带轮的张紧和解阻作用，即A轮卷带时，B轮就会携有张紧带基的阻力， 反之，当B轮倒带时，即反向更换日历，A轮也就会携有张紧带基的阻力。 由信号采样柱上的电子感应管无接触搜索色标，日历定位。每天零点换历 时，微电机平均工作5秒左右，DC4.8V，0.384W。\n本发明大型钟的钟面安装。钟面采用浮装设计，钟面浮装在内构架的 装针面平面上，钟面周边用6～18个拉簧，拉簧一头扣在钟面的周边，另 一头扣在内构架的内侧周边，起到平面张紧钟面的作用。利用1～12钟点 字块，字块固定柱上安放钟面压簧，字块固定柱穿过钟面定位在内构架的 分度点上，用柱脚销固定，压簧一端限位在字块内平面，另一端浮压钟面， 起到推压钟面紧贴内构架平面的作用。\n本发明大型钟的转动件轴结构材质。传动轮系统的转动轴21采用不 锈钢(1Cr18Ni9Ti)材质，运针机芯前夹板组件20和后夹板组件19中的 轴套22采用聚四氟乙烯材质。\n本发明的优点是对指针式大型钟从运针机芯结构到所用材质进行了 多方面的系统化的改进，从而实现了低功耗机电运针计时和日历显示等多 项功能。具体而言：\n采用了本发明所述的运针机芯结构和分轮背向设计，在结构上为设 计、安装顺逆向拨针机构和报电报历机构留出了足够的空间，也为传动系 统提供了充足的运行空间。\n由于设计顺逆向拨针机构，在校调指针时不需人机接触，与脉冲变频 跟踪对时比较，操作更为方便快捷。\n分轮的背向设计和采用粗轴径分轮为分轮轴两端增加了必要的固定间 距。时、分轮各自运行转动轨迹，较大程度地减少了时、分轮之间的磨擦 系数，增强了时分针运行的稳定性。\n本发明日历显示的优点就是低功耗大幅面日历显示，字迹清楚，不受 停电和瞬间停电的影响。大幅面日历显示装置在研制时遇到的最大问题是 日历带基易松驰。如果带基圈两头张紧，则换历运行时阻力势必增大，造 成电机功耗加大。考虑到不间断电源的有限性，研制了交替主带轮解阻结 构，即A轮卷带时，B轮就会携有张紧带基的阻力，反之，当B轮倒带 (反向更换日历)时，A轮也就会携有张紧带基的阻力，由于结构的合理， 大幅度降低了换历时的功耗。每天零点换历时，微电机平均工作5秒左右， DC4.8v，0.384w，日历箱外壳注塑成型，零部件通用性，标准化，材料 耐腐蚀，整体结构经久耐用，可确保长期免加油、免维护，保证了产品的 稳定性。\n本发明由于采用了大型钟面的浮装设计，在时间、重力、热胀冷缩等 因素作用下，钟面材质所产生的延伸或收缩与传统大型钟面四周紧固做法 相比较，有了调节活动的范围，可以保持大型钟面的持久平整。\n本发明转动轴套采用聚四氟乙烯材质，具有自润滑性，转动轴采用不 锈钢(1Cr18Ni9Ti)材质，具有耐腐蚀性，两者配合使用具有自润滑、耐 腐蚀、耐磨损的特点，不需加油润滑，避免了传统的轴结构产生的油滞现 象，且聚四氟乙烯轴套和不锈钢轴用久之后均可以更换。\n还可发挥运针机芯的“积木式”功能，可组成一运针机芯携二时针二 分针正背面同时同步运行。此结构可适用于室内外安装的双面可视钟，俗 称双面钟。\n总之，本发明的各项技术方案可以单独应用，也可复合应用，综合的 优点就是机电结构的运行不受停电、瞬时停电的影响；耐腐蚀、耐磨损、 不产生油滞；不受气候、环境的影响，走时精确、可靠、持久。\n附图说明\n图1  运针机芯结构装配面(后夹板面)示意图\n图2  运针机芯结构装配面剖面示意图\n图3  运针机芯结构侧视示意图\n图4  运针机芯的轴结构示意图\n图1、图2、图3和图4中，1脉冲步进电机组件，2转子组件，3驱 动轮I组件，4驱动轮II组件，5磨擦轮组件，6立轮组件，7分轮组件， 8分轮座组件，9过轮组件，10时轮组件，11拨针电机，12主齿轮，13 拨针驱动轮组件，14拨针离合轮组件，15报点抬闸组件，16微动开关I， 17报历抬闸组件，18微动开关II，19后夹板组件，20前夹板组件，21 转动轴示例，22轴套示例。\n具体实施方式\n实施例1\n一种准方型的机电指针式大型钟。钟面安装采用了拉簧和压簧的浮装 安放。转轴结构采用了聚四氟乙烯轴套和不锈钢转轴，已通过了十一年的 轴孔无油运行，为运转机芯运行的长时期免加油、免维护提供了结构上的 保证。运针机芯的传动轮系可选择用8HZ/S或0.5HZ/S两种速比的传动 轮系。运针机芯的分轮轴装配精度高，轴径跳动0.008mm左右，径向负 重试验大于60公斤，可携圆周半径长度0.5米的分针在一般封闭条件下 作平衡线性运动，运针功耗为：0.5HZ/S系列DC4.8v，功耗小于2.4mw (间隙工作)，8HZ/S系列DC4.8v，功耗小于2.2mw(连续工作)，分针 力矩978克厘米左右，采用微功耗大幅面日历显示装置，每天零点换历时， 微电机平均工作5秒左右，DC4.8v，功耗0.384w。