專利名稱：水力鐘的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用水力來(lái)驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘等的顯示機(jī)構(gòu)的水力時(shí)鐘。
以往早已有向支持成自由轉(zhuǎn)動(dòng)的水車注入水，利用水車的旋轉(zhuǎn)來(lái)驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘等的顯示機(jī)構(gòu)的水力時(shí)鐘。
其一例即為公眾所知的于中國(guó)北宋時(shí)代所創(chuàng)造的如

圖1、圖2所示的水力天文時(shí)鐘(水運(yùn)儀象臺(tái))。該水力天文時(shí)鐘包括由多個(gè)支柱圍繞著的本體1;本體1內(nèi)部設(shè)有水車，向此水車注入水以驅(qū)動(dòng)此水車轉(zhuǎn)動(dòng)的注水機(jī)構(gòu);及將此水車的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞至各種顯示機(jī)構(gòu)的動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。下面說(shuō)明其構(gòu)造和運(yùn)轉(zhuǎn)情況。
如圖2所示，在本體1內(nèi)位于略為中央處，有水車2，該水車2支持成可向一方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在此水車2旁，設(shè)有作為注水機(jī)構(gòu)的多個(gè)貯水槽3，各貯水槽3高度不一，互相間具有高度差。位于最上層的貯水槽3旁設(shè)有汲取設(shè)在水車2下方的水槽(退水壺)4所積存的水的兩個(gè)汲水車5、5，該汲水車亦支持成能自由轉(zhuǎn)動(dòng)。此汲水車5、5由人P以手轉(zhuǎn)動(dòng)把手6，由此使其帶動(dòng)水車5、5而連動(dòng)旋轉(zhuǎn)，以將積存于水槽4的水向上汲取。被汲取的水積存于最上層的貯存槽3，而水則順次向下一層或再下一層的貯水槽3流下。然后，從最下層的貯水槽3注入到水車2，以將水車2驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。如此，因?qū)⒍鄠€(gè)貯水槽3，設(shè)置成互相間具有高度差，如使水的流量略為穩(wěn)定，則水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度亦略為穩(wěn)定。
經(jīng)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞至圖1中所示的時(shí)刻顯示部(晝夜機(jī)輪)12、作為天體顯示機(jī)構(gòu)的天體觀測(cè)儀(渾天儀)25、天球儀(渾象儀)32等。如圖2所示，水車2的旋轉(zhuǎn)軸(樞輸)2a將水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)由齒輪10、11傳遞至?xí)r刻顯示部(晝夜機(jī)輪)12的中心軸(機(jī)輪軸)12a。此中心軸12a在24小時(shí)(1天)中旋轉(zhuǎn)一個(gè)回轉(zhuǎn)。
如圖2所示，在時(shí)刻顯示部12的中心軸12a上固定有3枚旋轉(zhuǎn)板13、14、15，旋轉(zhuǎn)板13與14之間及旋轉(zhuǎn)板14及15的各個(gè)外周部，則各配設(shè)有多個(gè)人形玩偶。在旋轉(zhuǎn)板13與14之間共設(shè)有24個(gè)人形玩偶16;在旋轉(zhuǎn)板14外周部則共設(shè)有96個(gè)人形玩偶17;然后，在旋轉(zhuǎn)板15外周部共設(shè)有38個(gè)人形玩偶18。
如圖1所示，本體1的正面設(shè)計(jì)成具五層塔樓的裝飾圖案，每層塔樓各有一個(gè)窗戶，每個(gè)窗戶依次分別顯示人形玩偶16-20，以便用人形玩偶來(lái)顯示時(shí)刻。出現(xiàn)在從上面數(shù)起第一層、第四層的窗戶中的人形玩偶19、20為固定人形玩偶;在從上面數(shù)起第二層、第三層、第五層窗戶中依次分別出現(xiàn)的上述人形玩偶16、17、18是可移動(dòng)的。
在圖1中，在第一層上的3個(gè)固定的人形玩偶19之中，右端的人形玩偶19a可在規(guī)定的時(shí)刻使鈴鳴響;左端的人形玩偶19b敲響鼓;中央的人形玩偶19c則使鐘鳴響。并且，第二層的人形玩偶16(共24個(gè))乃表示“時(shí)”，第三層的固定的人形玩偶20則在夜間時(shí)刻敲鳴銅鐸(金鉦)，第五層的人形玩偶18(共38個(gè))，則用以表示夜間時(shí)刻。
如圖2所示，軸9的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)由齒輪21-24傳遞至設(shè)置在本體1頂上的天體觀測(cè)儀25。此天體觀測(cè)儀25以軸C1為中心線，在一個(gè)恒星日(23小時(shí)56分4，09秒)中旋轉(zhuǎn)一個(gè)回轉(zhuǎn)，設(shè)置成與軸C1在同一直線上的望筒(未圖示)具有可自動(dòng)尾隨天體的運(yùn)行的結(jié)構(gòu)，即相當(dāng)于天文臺(tái)的望遠(yuǎn)鏡及半圓形屋頂。
如圖2所示，時(shí)刻顯示部12的中心軸12a的轉(zhuǎn)動(dòng)亦經(jīng)由齒輪26-31傳遞至設(shè)在本體1內(nèi)部的天球儀32。此天球儀32表面標(biāo)記有星座，并與上述天體觀測(cè)儀25相同，以軸C2為中心線，于一個(gè)恒星日(23小時(shí)56分4.9秒)中旋轉(zhuǎn)一個(gè)回轉(zhuǎn)，故相當(dāng)于觀測(cè)星座所用的天象儀。
以上即為古代水力天文時(shí)鐘的構(gòu)造，該水力天文時(shí)鐘以一恒定流量的水為動(dòng)力(原動(dòng)力)來(lái)驅(qū)動(dòng)各種顯示機(jī)構(gòu)。
上述水力天文時(shí)鐘，因貯水槽3內(nèi)的水位變化等，使水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度很難達(dá)到恒定，各種顯示機(jī)構(gòu)將發(fā)生誤差。作為修正此種誤差的方法，雖可考慮例如以來(lái)自晶體振蕩式時(shí)鐘之1小時(shí)發(fā)生1次的正確的正時(shí)信號(hào)為基準(zhǔn)來(lái)操動(dòng)的馬達(dá)，將各種顯示機(jī)構(gòu)強(qiáng)制與其時(shí)刻加以對(duì)準(zhǔn)等方法。惟此種方法，為修正當(dāng)前的顯示，即將前次修正以后所生累積誤差加以修正。擬將此種誤差在短時(shí)間內(nèi)強(qiáng)制加以修正，需將馬達(dá)的輸出加以增大，實(shí)為不合效率的方法。而且，若縮短誤差修正的周期，則雖可縮小累積誤差，但此乃與以馬達(dá)直接來(lái)驅(qū)動(dòng)顯示機(jī)構(gòu)相同，作為以水為驅(qū)動(dòng)源(原動(dòng)力)方具有意義的水力時(shí)鐘而言，顯然將有問(wèn)題。進(jìn)一步，將水車2或軸9、12a各以定速旋轉(zhuǎn)馬達(dá)來(lái)加以驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，亦可縮小誤差(或使其成為零)，惟此種方法亦與上述方法同樣，對(duì)于以水為原動(dòng)力始有意義的水力時(shí)鐘，亦有問(wèn)題。
由于本發(fā)明始終以水為原動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)水車轉(zhuǎn)動(dòng)為前提，因此，本發(fā)明的目的在于仍然堅(jiān)持采用此種水車的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給各種顯示機(jī)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)的情況下，提供一種可用極小的動(dòng)力來(lái)修正誤差并進(jìn)行高精度的顯示的水力時(shí)鐘。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一特征為具有支持成可向一方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)并經(jīng)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將其本身的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞至顯示機(jī)構(gòu)的水車;為積存從上層流出之水、同時(shí)向下一層流出水而在最下層向水車注水，以便驅(qū)動(dòng)上述水車轉(zhuǎn)動(dòng)而設(shè)置多個(gè)貯水槽，各貯水槽間成互相具有高度差;由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)而向最上層貯水槽汲水的送水泵;及由檢測(cè)貯水槽內(nèi)水位的水位感測(cè)器的輸出來(lái)控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的控制電路等結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的第二特征則進(jìn)一步設(shè)有與水車的轉(zhuǎn)動(dòng)速度同步發(fā)生索引脈沖波的轉(zhuǎn)動(dòng)速度檢測(cè)部;及以事先規(guī)定的間隔來(lái)發(fā)生基準(zhǔn)脈沖波的基準(zhǔn)時(shí)仲;及通過(guò)比較此兩個(gè)脈沖波來(lái)檢出水車的轉(zhuǎn)動(dòng)速度誤差，以便控制電路的操動(dòng)誤差檢測(cè)部等結(jié)構(gòu)。
水位感測(cè)檢出貯水槽內(nèi)之水位，當(dāng)水位達(dá)到某一定高度以上或某一定量以下，則馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)將停止，使送水泵所進(jìn)行向上汲水亦停止。并且，比較旋轉(zhuǎn)速度檢測(cè)部所發(fā)生的索引脈沖波與基準(zhǔn)時(shí)鐘所發(fā)生的基準(zhǔn)脈沖波，以便檢出水車的轉(zhuǎn)動(dòng)速度誤差，根據(jù)此誤差來(lái)控制馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)，使貯水槽內(nèi)的水量增減，以便將誤差加以修正。
下面參照附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。
圖1為傳統(tǒng)的水力時(shí)鐘的正面圖。
圖2為沿圖1的A-A線的剖面圖。
圖3為天體觀測(cè)儀(渾天儀)的透視圖。
圖4為本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)示意圖。
圖5為水車(樞輪)的正視圖。
圖6為圖5的主要部分的放大圖。
圖7為圖6的主要部分的放大圖。
圖8為圖7的斷面?zhèn)纫晥D。
圖4中所示為用以將本發(fā)明的水力鐘加以高精度驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)大體上由向貯水槽3注水的泵水機(jī)構(gòu)52、53，控制此泵水機(jī)構(gòu)的控制電路40，及檢出水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度誤差的誤差檢測(cè)部43等所構(gòu)成。此外，本系統(tǒng)中使水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞至各種顯示機(jī)構(gòu)(時(shí)刻顯示部12、天體觀測(cè)儀25、天球儀32)上的結(jié)構(gòu)，乃如現(xiàn)有技術(shù)部分所說(shuō)明一樣，并無(wú)二致，故在相同構(gòu)件上乃附以相同的編號(hào)，其說(shuō)明亦因此加以省略。
如圖4所示，積存于設(shè)置在水車2下方的水槽4的水流入水槽50并經(jīng)過(guò)過(guò)濾器51后，再由泵水機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52所驅(qū)動(dòng)的送水泵53汲上，汲上的水便積存于最上層的貯水槽3中，并從其中流入下一層貯水槽3，最后從最下層的貯水槽3注入到水車2上，用來(lái)驅(qū)動(dòng)水車2轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)水車2的水再度積存于水槽4，又由泵水機(jī)構(gòu)汲上再注入到最上層貯水槽3中，再流入下層的貯水槽3，2經(jīng)最下層貯水槽3又注入水車2上，這樣，又重復(fù)上述一連串動(dòng)作，使之循環(huán)不停。
如圖4所示，在最上層的貯水槽3中，設(shè)有多個(gè)水位感測(cè)器54(在本實(shí)施例中則設(shè)有5個(gè)等間隔水位感測(cè)器)，以便檢測(cè)貯水槽3內(nèi)的水位現(xiàn)在究竟如何。水位感測(cè)器54的輸出傳送至構(gòu)成控制電路40的流量調(diào)整接口電路41，并經(jīng)由反相器(頻率變換裝置)42向驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52送出控制信號(hào)，以便控制送水泵53泵送動(dòng)作。
由送水泵53汲上的水量設(shè)定成可達(dá)到比從貯水槽3注向水車2的水量為多。因此，貯水槽3內(nèi)的水位可逐漸上升，惟當(dāng)水位感測(cè)器54檢出水位上升到最高位時(shí)，便將水位信號(hào)傳送至流量調(diào)節(jié)接口電路41，并經(jīng)由反相器42使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52停止轉(zhuǎn)動(dòng)，以便停止向上汲水。然后，水位下降至一定高度時(shí)，則送水泵53再度操動(dòng)，便又再度向上汲水。
水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)由將于后述的轉(zhuǎn)動(dòng)速度檢測(cè)部46檢出。轉(zhuǎn)動(dòng)速度檢測(cè)部46產(chǎn)生與水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度同步的索引脈沖波，此脈沖波信號(hào)被傳送到誤差檢測(cè)部43。另一方面，晶體振蕩式之基準(zhǔn)時(shí)鐘44發(fā)生的一定間隔的基準(zhǔn)脈沖波也被傳送至誤差檢測(cè)部43。在誤差檢測(cè)部43，便將輸入的索引脈沖波與基準(zhǔn)脈沖波的各脈沖波間隔加以比較，以檢測(cè)水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度究竟較基準(zhǔn)速度(理想速度)為快或慢(有無(wú)誤差)。
若索引脈沖波之間隔較基準(zhǔn)脈沖波之間隔為大時(shí)，表示水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)比基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)較慢，故誤差檢測(cè)部43將向流量調(diào)節(jié)介面41送出水位變更指示信號(hào)，此時(shí)之水位更指示信號(hào)為使貯水槽3內(nèi)的水位上升的信號(hào)。若水位上升，則從位于最下層的貯水槽3注入到水車2的水量將增加，結(jié)果，將比以往更快地驅(qū)動(dòng)水車2，使之轉(zhuǎn)動(dòng)得更快。接到此水位變更信號(hào)后，流量調(diào)節(jié)接口電路41便將所希望的水位設(shè)定在比原來(lái)要高的一層處，同時(shí)亦將指示信號(hào)傳送至反相器42，提高驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52的旋轉(zhuǎn)速度，以便提高水泵53泵送的水量。結(jié)果，最上層貯水槽3內(nèi)的水位將上升。當(dāng)水位感測(cè)器54檢出水位已上升至所希望的位置，則水位信號(hào)將傳送至流量調(diào)節(jié)接口電路41，并經(jīng)由反相器42，將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52的轉(zhuǎn)動(dòng)速度控制在可保持一定水位的狀態(tài)。
相反地，若索引脈沖波之間隔較基準(zhǔn)脈沖之間隔為小時(shí)，表示水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)比基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)較為快速，故誤差檢出部43將向流量調(diào)節(jié)接口電路41傳送水位變更指示信號(hào)。此時(shí)水位變更指示信號(hào)為使貯水槽3內(nèi)之水位下降的信號(hào)。水位若下降，則從最下層的貯水槽3注入到水車2的水量將減少，結(jié)果，可比以往較為緩慢地驅(qū)動(dòng)水車2使其轉(zhuǎn)動(dòng)較為緩慢。接到此水位變更指示信號(hào)后，流量調(diào)節(jié)接口電路41便將所希望的水位設(shè)定在比原來(lái)要低的一層處，同時(shí)，亦將指示信號(hào)傳送至反相器2，將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52的轉(zhuǎn)動(dòng)速度降低，以便降低送水泵53泵送的水量。結(jié)果，最上層的貯水槽3內(nèi)的水位下降。當(dāng)水位感測(cè)器54檢出水位已下降至所希望之位置，則水位信號(hào)將被送至流量調(diào)節(jié)接口電路41，并經(jīng)由反相器42，將驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52的旋轉(zhuǎn)速度控制在能將水位保持一定的狀態(tài)。
此外，在索引脈沖波之間隔與基準(zhǔn)脈沖波之間隔略為相同時(shí)，因水車2轉(zhuǎn)動(dòng)得不快不慢，故誤差檢出部43便判定誤差為零，亦將不會(huì)輸出水位變更指示信號(hào)。
由于反覆進(jìn)行上述的一連串動(dòng)作，水車2將能以極為近似于基準(zhǔn)時(shí)鐘44的精度轉(zhuǎn)動(dòng)，各種顯示機(jī)構(gòu)(時(shí)刻顯示部12、天體觀測(cè)儀25、天球儀32)的顯示精度將達(dá)到極高的水準(zhǔn)。
此外，因自來(lái)水管內(nèi)部混合入異物等造成發(fā)生不測(cè)的事態(tài)而使水的供給量急劇減少，水位感測(cè)器54便檢出水位連續(xù)下降，從而將水位信號(hào)傳送至流量調(diào)節(jié)接口電路41，并經(jīng)由反相器42使驅(qū)動(dòng)馬達(dá)52停止轉(zhuǎn)動(dòng)，隨即使非常警鈴(未圖示)鳴響。
進(jìn)一步，從基準(zhǔn)時(shí)鐘44發(fā)出的信號(hào)傳送至監(jiān)視器顯示部45，以監(jiān)控各種顯示機(jī)構(gòu)的顯示狀態(tài)。
此外，積存于設(shè)在水車2下方的水槽4內(nèi)的水，由送水泵53向上汲取，但也設(shè)置在“現(xiàn)有技術(shù)”一節(jié)已說(shuō)明的兩個(gè)汲水車5、5以及用以驅(qū)動(dòng)此等汲水車5、5旋轉(zhuǎn)之把手6的汲水機(jī)構(gòu)。在作為示范性表演的目的，如圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)的汲水機(jī)構(gòu)，可由人P以手轉(zhuǎn)動(dòng)把手6驅(qū)動(dòng)兩個(gè)汲水車5、5轉(zhuǎn)動(dòng)，來(lái)達(dá)到汲水目的。但在本發(fā)明中，由驅(qū)動(dòng)汲水車5、5轉(zhuǎn)動(dòng)所汲取的水并不流入貯水槽3內(nèi)，而使之流入水槽50;用以調(diào)整水車2轉(zhuǎn)動(dòng)速度的水實(shí)際上仍經(jīng)過(guò)如圖2中虛線所示的流動(dòng)路線，但與汲水車5、5轉(zhuǎn)動(dòng)汲取的水無(wú)關(guān)，只有由送水泵53泵送的水才會(huì)從水槽4流入貯水槽3中。
此外，可使馬達(dá)52斷續(xù)地作旋轉(zhuǎn)及停止等操動(dòng)。以代替用反相器42來(lái)控制馬達(dá)52的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
另外，水位感測(cè)器54，亦可不設(shè)置在最上層的貯水槽3，而設(shè)置在位于中層或最下層的貯水槽3內(nèi)。
其次，參照?qǐng)D5-8來(lái)說(shuō)明檢測(cè)水車2轉(zhuǎn)動(dòng)速度的轉(zhuǎn)動(dòng)速度檢測(cè)部46的結(jié)構(gòu)。
如圖5所示，水車2的骨架由從其中心軸呈輻射狀伸長(zhǎng)的12支內(nèi)側(cè)及36支外側(cè)輪輻60及設(shè)置成跨接各輪輻60且為同心的三個(gè)圓環(huán)61等所形成。各外側(cè)輪輻60的前端形成互為對(duì)稱的兩個(gè)傾斜面，該傾斜面可與后述的轉(zhuǎn)動(dòng)限制構(gòu)件接合。
如圖5所示，在水車2外周緣部等間隔分布地設(shè)置36個(gè)水桶62，各水桶62能以設(shè)置于輪輻60上軸62a為中心自由地?cái)[動(dòng)。在該水車2的最外周的圓環(huán)61上等間隔地設(shè)置36個(gè)圓筒形止動(dòng)塊63用來(lái)限制各水桶62的擺動(dòng)角度。如圖6所示，各水桶62呈升斗(量具)形狀，其內(nèi)部可積存一定量的水。
如圖5所示，位于最下層的貯水槽3設(shè)置在水車2的右側(cè)方處;從此貯水槽3突出的給水管3a循次地向到達(dá)其前方的每個(gè)水桶62注水。
如圖5、6所示，搭載此貯水槽3的支柱64上設(shè)置有以軸65a為中心而可自由擺動(dòng)的橫桿65，在此橫桿65下側(cè)則設(shè)置有以軸66a為中心而可自由擺動(dòng)且與后述的轉(zhuǎn)動(dòng)限制構(gòu)件連結(jié)的擺動(dòng)桿杠66等。橫桿65的左前端部頂接在從水桶62突出的臂部62b下面，從而可限制水桶62繞軸62a擺動(dòng)的角度。此外，擺動(dòng)杠桿66的前端由水桶62的臂部62b押下，使之以軸66a為中心向反時(shí)鐘方向擺動(dòng)。
如此，在水車2作順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，與水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)連動(dòng)的橫桿65及擺動(dòng)杠桿66均由各水桶62周期性地押下或釋放。
如圖5所示，在水車2的上方亦設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)限制構(gòu)件用以限制水車2的轉(zhuǎn)動(dòng);下面說(shuō)明其結(jié)構(gòu)和操動(dòng)。
支持水車2的支架67的左上部設(shè)有防止逆轉(zhuǎn)的杠桿68，該杠桿68可以軸68a為中心自由擺動(dòng);此杠桿68前端部的頂部68b接合在從水車2中呈輻射狀伸出的論輪輻60前端部的右斜邊，以限定水車2本身只能順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)(正轉(zhuǎn))。
在支架67的最右上部亦有設(shè)牽引杠桿70，該牽引杠桿以軸70a為中心自由地?cái)[動(dòng)。間歇輸送杠桿69的前端部與牽引杠桿70左前端部用繩索71連結(jié)。牽引杠桿70右前端部與擺動(dòng)杠桿66亦用繩索72連結(jié)在一起。
因此，擺動(dòng)杠桿66被水桶62押下而向反時(shí)鐘方向擺動(dòng)時(shí)，則此種擺動(dòng)將經(jīng)由繩索72傳遞至牽引杠桿70，使該牽引杠桿70以軸70a為中心順時(shí)鐘方向擺動(dòng);此擺動(dòng)亦經(jīng)由繩索71被傳遞至間歇輸送杠桿69，使間歇輸送杠桿69以軸69a為中心向順時(shí)鐘方向擺動(dòng)，并使間歇輸送桿69前端部的頂部69b與輪輻60前端部右側(cè)邊脫離(解除)接合。
如圖6所示，在橫桿65的后端部亦垂吊有重錘73，此重錘73將使橫桿65受到以軸65a為中心順時(shí)鐘方向的彈撥力。橫桿65的后端部在如圖7、8所示的倒Y字形欄桿74內(nèi)擺動(dòng);此欄桿74將可限制橫桿65的擺動(dòng)角度。如圖8所示，欄桿74以螺釘固定在承載貯水槽3的支柱64的下面，其下端部設(shè)有輔助棒75，該輔助棒由螺釘結(jié)合在其上，橫桿65的后端部則可在此輔助桿75及欄桿74所構(gòu)成之框環(huán)內(nèi)部上下擺動(dòng)。
如圖8所示，欄桿74為中空結(jié)構(gòu)，在此中空結(jié)構(gòu)內(nèi)部?jī)?nèi)藏有由發(fā)光部及受光部所構(gòu)成的光束感測(cè)器76。此光束感測(cè)器76檢測(cè)橫桿65的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。以便由此種擺動(dòng)為基準(zhǔn)來(lái)測(cè)水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。換句話說(shuō)，光束感測(cè)器76將起著轉(zhuǎn)動(dòng)速度檢測(cè)部46的作用。如圖4所示光束感測(cè)器76之輸出被輸入到控制電路40，以便由此來(lái)判斷水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。如此，因轉(zhuǎn)動(dòng)速度檢測(cè)部46設(shè)置在欄桿74內(nèi)部，故從外部無(wú)法看到，因此將不致?lián)p壞古代水力天文時(shí)鐘的外觀。
下面說(shuō)明水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作。
如圖5、6所示，將水從位于最下層的貯水槽3注入到靠近最下層貯水槽3旁處在水平位置的水桶62。水桶62因其臂部62b下面頂接于橫桿65的左前端部，故該水桶62以軸62a為中心的轉(zhuǎn)動(dòng)受到限制而維持在其水平位置上。不久，水桶62內(nèi)部積存的水的水量超過(guò)某一定量時(shí)，則橫桿65抵當(dāng)不過(guò)水和水桶62的總重量，便會(huì)如圖6虛線所示，水桶62將以軸62a為中心順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)。由于水桶62轉(zhuǎn)動(dòng)，便一起押下擺動(dòng)杠桿66與橫桿65，使之反時(shí)鐘方向擺動(dòng)。
如圖7、8所示橫桿65的擺動(dòng)將由欄桿74內(nèi)部的光束感測(cè)器76所檢出，如圖4所示，此檢出信號(hào)被輸入到控制電路40，用來(lái)判斷水車2的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
此外，擺動(dòng)杠桿66的擺動(dòng)杠桿66的擺動(dòng)，亦如圖5所示，經(jīng)由繩索72傳遞至牽引杠桿70，使?fàn)恳軛U70以軸70a為中心順時(shí)鐘方向擺動(dòng);此擺動(dòng)亦經(jīng)由繩索71傳遞至間歇輸送杠桿69，使間歇輸送杠桿69以軸69a為中心順時(shí)鐘方向擺動(dòng)，再使間歇輸送框桿69前端部的頂部69b與輪輻60前端部右側(cè)邊脫離接合(解除接合)。由此，原先受到間歇輸送杠桿69限制的水車2的順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)亦得到解除，從而使水車2又再順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
然后，下一個(gè)空水桶62來(lái)到該水平位置(即最下層貯水槽3旁的位置)，同時(shí)橫桿65及擺動(dòng)杠桿66也回復(fù)至原來(lái)的位置;由此，間歇輸送杠桿69前端部的頂部69b滑動(dòng)于輪輻60前端部的傾斜面(向左下方傾斜)，而與下一排輪輻62前端部的傾斜面(向左下傾斜)，而與下一排輪輻60的前端右側(cè)邊相接合，以限制水車2的順時(shí)鐘方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。積存有水的水桶62乃向下移動(dòng)，其內(nèi)部之水則落在水車2下方的水槽4內(nèi)。積存于水槽4的水，亦如圖4所示，由送水泵53再度向上汲水貯水槽3中。
如此，水車2每次轉(zhuǎn)動(dòng)便進(jìn)行每360度/36亦即10度之間歇轉(zhuǎn)動(dòng)。
并且，在水車2順時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，逆轉(zhuǎn)防止框桿68前端的頂部68b滑動(dòng)在輪輻60前端部的傾斜面(向右下方傾斜)，而接合于位在下一排輪輻60的前端部左側(cè)邊，以限制水車2反時(shí)鐘方向轉(zhuǎn)動(dòng)(逆轉(zhuǎn))。
此外，水車2不僅限定于如上所述的間歇轉(zhuǎn)動(dòng)，也可將水桶62固定于水車2上，使水車2作連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
如上所述，依據(jù)本發(fā)明的水力時(shí)鐘乃由水位感測(cè)器檢測(cè)貯水槽內(nèi)的水位，水位達(dá)到某一定高度以上或某一定量以下，便停止驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，送水泵也就停止向上汲水，并且，比較轉(zhuǎn)動(dòng)速度檢測(cè)部所發(fā)生的索引脈沖波與基準(zhǔn)時(shí)鐘所發(fā)生的基準(zhǔn)脈沖波，以檢出水車轉(zhuǎn)動(dòng)速度的誤差，再根據(jù)此誤差來(lái)控制馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)，以增、減貯水槽內(nèi)的水量，并由此來(lái)修正誤差;故始終以水為原動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)水車，將此水車的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞至各顯示機(jī)構(gòu)，此種基本結(jié)構(gòu)雖乃不改變;但卻可進(jìn)行高精度的顯示。
權(quán)利要求
1.一種水力鐘，具有支持成在一方向上自由轉(zhuǎn)動(dòng)并經(jīng)由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將其本身的轉(zhuǎn)動(dòng)力傳遞至顯示機(jī)構(gòu)的水車，設(shè)置成相互具有高度差的多個(gè)貯水槽，以便積存從上層貯水槽流出的水，同時(shí)又向下一層貯水槽注水，直至最下層貯水槽向上述水車注水以便能夠驅(qū)動(dòng)上述水車，其特征在于還具有檢測(cè)上述貯水槽內(nèi)水位的水位感測(cè)器，用來(lái)自上述水位感測(cè)器的輸出來(lái)控制驅(qū)動(dòng)汲水機(jī)構(gòu)的馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)的控制電路。
2.如權(quán)利要求1所述的水力鐘，其特征在于還進(jìn)一步具有與上述水車轉(zhuǎn)動(dòng)速度同步地發(fā)生的索引脈沖波的轉(zhuǎn)動(dòng)速度檢測(cè)部;以事先規(guī)定間隔發(fā)生的基準(zhǔn)脈沖波的基準(zhǔn)時(shí)鐘;及用以通過(guò)比較上述索引脈沖波與上述基準(zhǔn)脈沖波檢測(cè)出上述水車轉(zhuǎn)動(dòng)速度誤差以便控制上述控制電路的操動(dòng)的誤差檢出部。
3.如權(quán)利要求2所述的水力鐘，其特征在于還具有上述水車的轉(zhuǎn)動(dòng)限制機(jī)構(gòu)，所述限制機(jī)構(gòu)包括支持成自由擺動(dòng)且與上述水車的轉(zhuǎn)動(dòng)連動(dòng)而作周期性押下或釋放的橫桿，檢測(cè)上述橫桿的擺動(dòng)的感測(cè)器，及接收上述感測(cè)器的輸出以檢測(cè)水車轉(zhuǎn)動(dòng)速度的轉(zhuǎn)動(dòng)速度檢測(cè)部。
全文摘要
利用水力來(lái)驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘顯示機(jī)構(gòu)的水力時(shí)鐘，包括支持成在一方向上自由轉(zhuǎn)動(dòng)而經(jīng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳遞其轉(zhuǎn)動(dòng)力的水車；設(shè)置成互相具高度差的多個(gè)貯水槽用以積存從上層流出之水，同時(shí)向下一層流出，并于最下層向該水車注水以使之轉(zhuǎn)動(dòng)，由馬達(dá)所驅(qū)動(dòng)而向最上層的貯水槽汲水的送水泵；用來(lái)自檢測(cè)貯水槽內(nèi)水位的水位感測(cè)器的輸出來(lái)控制馬達(dá)的驅(qū)動(dòng)的控制電路等。
文檔編號(hào)G04B1/26GK1072514SQ9210261
公開(kāi)日1993年5月26日 申請(qǐng)日期1992年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月19日
發(fā)明者飯一雄 申請(qǐng)人:株式會(huì)社精工舍