專利名稱：系列記數(shù)計算器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
適合于工商業(yè)及庫房管理、家用計錢罐、玩具儲錢罐等各方面用作計算、累計計算、長期保存計算數(shù)據(jù)的計算記數(shù)工具。
中國珠算用的算盤，數(shù)的位數(shù)任意，可進行加、減、乘、除各種運算；基本運算是加、減法，各有一套口訣。優(yōu)點是可在任意數(shù)位直接加減，計算方便快捷，價格便宜，不用電源。不足之處1.只適用于十進位制，對其它進位制必須另有各套口訣；2.由于不能自動進位、借位，必須記憶口訣，學(xué)習訓(xùn)練；3.計算結(jié)果很難在算盤上長期保留，不便于斷續(xù)累計計算。
本實用新型的任務(wù)1.以十進位制運算為主；更換部分零件或稍作設(shè)計更改，就可進行其它進位制的運算。2.不論何種進位制，作為基本運算的加減法，計算過程中‘進位’(即進一)或‘退位’(即退一)均可自動完成，不需各種口訣，使用更為簡便。3.計算的數(shù)據(jù)在強烈振動搖動情況下不會變動，可長期保存，需要時還可另加鎖定裝置。4.保留珠算獨立數(shù)位的計算優(yōu)點(如加五萬，只需在萬位上加五)及回零簡便、價格便宜的優(yōu)點，采用純機械結(jié)構(gòu)。
本實用新型是屬于同一設(shè)計原理的系列記數(shù)計算器，簡稱計算器。每位數(shù)都有一個數(shù)位輪(簡稱A輪)，輪數(shù)視需要的位數(shù)而定；相鄰A輪通過撥傳輪(簡稱B輪)產(chǎn)生撥位傳動作用。計算器分橫置式和縱置式兩種裝置橫置式每個A輪一個軸，每個B輪一個軸，各軸都和計算器面板(簡稱面板)垂直；縱置式各A輪都裝于同一軸上，各B輪都裝于另一軸上，兩軸平行，和面板平行。
橫置式計算器的A輪由傳動齒輪(簡稱a輪，Za個齒)和長齒輪(簡稱b輪)所組成；B輪由被撥齒輪(簡稱c輪，Zc個齒)和傳動齒輪(簡稱d輪，Zd個齒)所組成(或一輪兼二用)。為使A輪緊靠，盡可能縮小面板面積，相鄰A輪反置為佳，相鄰B輪反置或錯位為佳?？v置式計算器的A輪由a輪、b輪及數(shù)字輪(簡稱e輪)所組成；B輪由c輪、d輪所組成。
通過定位裝置，使各A輪(因而各B輪也定位)在旋轉(zhuǎn)一周中只能停留于若干個均勻分布的固定位置，簡稱定位。主要用于Z進位制的計算器，定位數(shù)可以是Z、2Z、3Z、4Z、5Z、6Z等，其中以Z個定位數(shù)為最佳，此時相鄰兩定位所對應(yīng)的中心角為2φ，φ＝360°／2Z。A輪數(shù)不多于6個時，可采用彈簧、鋼珠或彈簧片使每個A輪獨立定位的方法；但以采用下述定位方法(特別是A輪數(shù)多于6個時)為佳各A輪定位彈簧片統(tǒng)裝于同一橫桿或同一軸上，再通過控制彈簧或控制彈簧片以控制各輪定位彈簧片的總壓力。
以下結(jié)合附圖作進一步說明。
一、橫置式記數(shù)計算器(一)

圖1(1)至圖1(15)是一種以十進位制為主的橫置式設(shè)計圖。圖1(1)中各A輪的零件圖是圖1(2)、圖1(12)、圖1(14)，分別用于十、五、二進位制，都是由a、b輪組成的復(fù)合輪(也可分開制造，Za＝10)；各A輪都受一個定位彈簧片C的作用而可逐齒定位，即A輪在旋轉(zhuǎn)一周中只能停留于Z＝10個固定位置，各簧片固定于同一橫桿E上(A輪數(shù)不多于6個時可單獨固定)，E桿在控制彈簧F及C的作用下可在桿上滑動，目的是在各A輪(特別是A輪數(shù)大于6時)同時進位或退位時，控制各定位彈簧片C的總壓力。各A輪上都有一D孔，當A輪數(shù)不多于6個時，可將圖1(9)所示彈簧兩端壓以圖1(10)所示鋼珠裝入D孔，在圖1(11)所示底盒上各圈G孔及圖1(5)面板的配合下，也可使各A輪均勻定位。相鄰二定位所對應(yīng)的中心角為2φ＝360°／Zd＝＝36°，φ＝18°。
圖1(1)中各B輪(圖1(3))是由c輪(Zc＝10)及d輪(Zd＝10)所組成的復(fù)合輪(可分開制造)。
為說明傳動過程，圖1(1)中用O1、O3表示右端第一第二A輪的軸心，O2表示右端B輪的軸心，O1O2面、O2O3而分別表示通過O1、O2軸、O2、O3軸的面，O1O1’面表示第一A輪的b輪的一個長齒的中心對稱面。除第一A輪(軸心O1)外，每個A輪的a輪都和一個B輪的d輪嚙合。為使各b輪長齒互不相碰，各A輪盡可能接近以減小面板面積，相鄰軸的A輪反置，B輪也反置，并互相配合為佳。
下圖說明圖1(1)中以O(shè)1、O2、O3為軸心(簡稱O1、O2、O3軸)的三個輪的傳動過程和定位要求，其它輪間的傳動過程和定位要求是完全相同的；除特殊說明外，下述各點對橫、縱置式計算器都是適用的。1.設(shè)計要求O1軸A輪每順或逆時針轉(zhuǎn)一周，輪上每個長齒必撥動O2軸B輪的c輪逆或順時針恰好撥過一齒，從而使相嚙合的O3軸A輪(縱置式即O1軸的高一位A輪)恰好順或逆時針轉(zhuǎn)過一個定位，實現(xiàn)‘進位’或‘借位’的自動完成。除撥動過程外，任何定位位置，各長齒和被撥c輪脫離接觸，實現(xiàn)任一A輪的轉(zhuǎn)動只能向較高數(shù)位的A輪‘進位’或‘借位’，不能影響較低數(shù)位的A輪；任一高位數(shù)可直接在該數(shù)位完成加或減法運算(如加六萬，只需在萬位上向加法方向轉(zhuǎn)過六個定位即可)；回零時，從最高數(shù)位A輪開始，逐位回零即可。為達上述目的，必須(1)各A輪的任一定位位置，c輪總有一齒的中心對稱面和O1O2面(通過O1、O2軸的面)相重合。(2)對橫置式計算器，O2軸d輪(本設(shè)計即此)或O3軸a輪總有一齒的中心對稱面和O2O3面(通過O2、O3軸的面)重合，即ψ角(O1O2面和O2O3面的夾角)或是2ψ角(本設(shè)計是ψ，ψ＝72°)既是360°／Za的整數(shù)倍，又是360°／Zd的整數(shù)倍。(3)O1軸b輪各長齒的各定位位置，相對于O1O2面是對稱的；各長齒處于緊靠O1、O2兩軸間的O1O2面兩側(cè)的兩個定位，長齒的中心對稱面(O1O1’面)和O1O2面兩側(cè)的兩個最小夾角都是φ，φ＝360°／2Z。本設(shè)計φ＝18°，長齒都處于最小夾角之一的位置(見圖1(1))。(4)長齒緊靠O1O2時，通過O2軸及長齒齒頂?shù)拿娣QO2O2’面，此面和O1O2面的夾角為α(圖1(1)中α＝＜O1O2O2’)，長齒半徑都是v，和被撥c輪齒頂半徑u的關(guān)系為v＝uSIN α／SIN φ－△，△是小的修正量，0≤△≤0.6mm，以0≤△≤0.4mm為佳。(5)長齒齒頂角β(見圖1(1))β＝90°－α－φ－△β，0°≤△β≤8°，以0°≤△β≤4°為佳。2.d、c二輪齒數(shù)比以Zd／Zc＝1、2、3、4、5、6為佳，同一B輪的c輪每齒的中心對稱面和d輪相應(yīng)齒的中心對稱面相重合為佳；c輪不一定是規(guī)范齒輪。3.A輪的加法轉(zhuǎn)向(反向為減法)是任意選定的。數(shù)字盤、面板數(shù)字(橫置式)及數(shù)字輪(縱置式)的數(shù)字標法必須和所選加法轉(zhuǎn)向統(tǒng)一。本實用新型的各附圖，橫置式采用順時針轉(zhuǎn)向為加法，縱置式采用前推數(shù)字輪為加法，各A輪的長齒均位于‘0’字位。
裝置方法。1.十進位制圖1(7)軸的右端裝上圖1(4)所示數(shù)字盤，數(shù)字面面向軸左端。再裝上圖1(2)所示數(shù)位輪A，相鄰數(shù)位A輪反置。圖1(8)所示軸上裝上圖1(3)所示撥傳輪B。將裝配好的兩件分別插入圖1(11)所示底盒的各H、I孔，相鄰H孔A輪反置，相鄰I孔B輪反置，A、B輪互相配合。裝上圖1(1)所示的彈簧定位系統(tǒng)E、F(未單畫零件圖)；或裝上圖1(9)、圖1(10)的彈簧鋼珠定位裝置。蓋上圖1(5)所示面板，擰緊邊緣緊固螺絲，再在穿出面板的軸上裝上圖1(6)所示的數(shù)位旋鈕(簡稱旋鈕)，擰緊鈕上螺絲，整體就裝成了。順或逆時針旋轉(zhuǎn)旋鈕，即可進行加或減法運算；面板各方孔(每方孔代表一個數(shù)位)中出現(xiàn)的數(shù)字和相應(yīng)旋鈕上箭頭所指面板上的數(shù)字相同，也就是計算結(jié)果。2.五進位制十進位制裝置的A輪換成圖1(12)二長齒A輪，數(shù)字盤換成圖1(13)數(shù)字盤，其它零件相同。面板上數(shù)字5、6、7、8、9應(yīng)分別理解為0、1、2、3、4，運算方法基本相同。3.二進位制用圖1(14)A輪及圖1(15)數(shù)字盤，其它零件不變。面板上的偶數(shù)對應(yīng)于‘0’，奇數(shù)對應(yīng)于‘1’。運算方法類似。
(二)圖2(1)至圖2(16)是用于十二、六、四、三、二進位制(以十二進位制為主)的橫置式計算器設(shè)計圖。設(shè)計要求和原理及傳動過程和定位要求和(一)是相同的。圖2(1)所標出的撥傳輪B(圖2(7)是零件圖)起被撥齒輪和傳動齒輪的雙重作用，仍用Zc表示齒數(shù)，Zc＝8；所標出的數(shù)位輪A由分開而同軸轉(zhuǎn)動的傳動齒輪a(圖2(5)是其零件圖，Za＝12齒，仍稱a輪)及長齒輪b(圖2(6)、圖2(9)、圖2(11)、圖2(13)、圖2(15)是分別用于十二、六、四、三、二進位制的零件圖，仍稱b輪)所組成。彈簧片C和a輪的作用，使A輪只能位于12個定位位置，Z＝12，φ＝360°／2Z＝15°；也可采用(一)中的定位方法。本設(shè)計ψ＝90°，α＝45°，v較長，旋轉(zhuǎn)時長齒會和B輪輪軸相碰，為此設(shè)計面板(圖2(2))、中板(圖2(3))、底盒(圖2(4))三層結(jié)構(gòu)。一般說，對于橫置式計算器，v＜O2O3－1.5mm時，可采用面板、底盒二層結(jié)構(gòu)；v＞O2O3－1.5mm時，要采用面板、中板、底盒三層結(jié)構(gòu)(O2O3是O2、O3軸的距離)。圖2(1)正視圖是傳動定位原理圖；側(cè)視圖是裝配圖，標出了各輪位置，所用符號和(一)統(tǒng)一。圖2(8)、圖2(10)、圖2(12)、圖2(14)、圖2(16)所示數(shù)字盤，分別用于十二、六、四、三、二進位制。仍用圖1(6)旋鈕。未畫各軸零件圖。
二、縱置式記數(shù)計算器圖3(1)至圖3(9)是以十進位制為主的十位數(shù)縱置式設(shè)計圖。圖3(1)是內(nèi)部部件裝配圖，圖3(2)是分離部件裝配圖。數(shù)位輪A(圖3(6)、圖3(8)、圖3(9)是分別用于十、五、二進位制的零件圖)都裝于D軸上，都是由a輪(Za＝10)、數(shù)字輪e(簡稱e輪)及b輪所組成；撥傳輪B(圖3(7)是零件圖)都裝于E軸上，都是由c輪(Zc＝8)及d輪(Zd＝8)所組成。各彈簧片C(見圖3(2))固定于同一F軸上，每個彈簧片緊壓一個a輪而使A輪定位，Z＝10，φ＝18°；而F軸在控制彈簧片G及各C的聯(lián)合作用下可自由轉(zhuǎn)動(參看圖3(4))，目的是控制各彈簧片C在同時‘進位’或‘借位’時的總壓力。圖3(5)是傳動及定位原理圖，除沒有ψ角問題外，φ、α、u、v、β的意義、定位要求、回零方法等和(一)中的說明是相同的。
裝置方法將圖3(2)所示D、E、F裝配軸分別裝入圖3(4)底盒的H、I、J軸孔，鎖緊鎖片，蓋上圖3(3)所示面板，擰緊邊緣固定螺絲，整體(十進位制)就裝成了。此時面板方孔中露出部分e輪及輪上數(shù)字，推動e輪即可進行運算，輪上孔中央的數(shù)字就是計算結(jié)果。若用圖3(8)A輪，即成五進位制計算器；若用圖3(9)A輪，就成二進位制計算器。
類似于橫置式計算器，也可設(shè)計其它進位制的縱置式計算器。
主要用于Z進位制的橫置或縱置式計算器，Z／N＝M，N、M是不等于Z的正整數(shù)橫置式計算器只需換裝N個長齒的A輪(或b輪，a、b輪分開制造時)及相應(yīng)的數(shù)字盤就可改裝成M進位制的計算器；縱置式計算器，只需換裝N個長齒的A輪(a、b、e輪分開制造時，換裝N個長齒的b輪及相應(yīng)的e輪)就可改裝成M進位制的計算器。
權(quán)利要求1.系列記數(shù)計算器(簡稱計算器)適合于工商業(yè)及庫房管理、家庭、玩具等方面用作計算記數(shù)用具，計算器保留珠算用算盤的優(yōu)點，克服算盤不能自動進位、借位，只適用于十進位制，很難在算盤上保留計算數(shù)據(jù)等的不足，本實用新型的特征在于每位數(shù)都有一個數(shù)位輪(簡稱A輪)，輪數(shù)視需要的位數(shù)而定；相鄰A輪通過撥傳輪(簡稱B輪)產(chǎn)生撥位傳動作用，計算器分橫置式和縱置式兩種裝置橫置式每個A輪一個軸，每個B輪一個軸，各軸都和計算器面板(簡稱面板)垂直；縱置式各A輪都裝于同一軸上，各B輪都裝于另一軸上，兩軸平行，和面板平行。
2.按權(quán)利要求1的計算器，其特征在于橫置式計算器的A輪由傳動齒輪(簡稱a輪，Za個齒)和長齒輪(簡稱b輪)所組成，相鄰軸A輪反置為佳；B輪由被撥齒輪(簡稱c輪，Zc個齒)和傳動齒輪(簡稱d輪，Zd個齒)所組成(或一輪兼二用)，相鄰軸B輪反置或錯位為佳，縱置式計算器的A輪由a輪、b輪及數(shù)字輪(簡稱e輪)所組成；B輪由c輪、d輪所組成。
3.按權(quán)利要求1或2的計算器，其特征在于通過定位裝置，使各A輪(因而各B輪)在旋轉(zhuǎn)一周中只能停留于若干個均勻分布的固定位置，簡稱定位，主要用于Z進位制的計算器，定位數(shù)可以是Z、2Z、3Z、4Z、5Z、6Z等；以Z個定位數(shù)為最佳，此時相鄰兩定位所對應(yīng)的中心角為2φ，φ＝360°／2Z。
4.按權(quán)利要求1或2或3的計算器，其特征在于A輪數(shù)不多于6個時，可采用彈簧、鋼珠或彈簧片使每個A輪獨立定位的方法；采用下述定位方法(特別是A輪數(shù)多于6個時)為佳各A輪定位彈簧片統(tǒng)裝于同一橫桿或同一軸上，再通過控制彈簧或控制彈簧片以控制各輪定位彈簧片的總壓力。
5.按權(quán)利要求1或2或3的計算器，其特征在于各A輪的任一定位，c輪總有一齒的中心對稱面和O1O2面相重合，b輪各長齒的各定位位置相對于O1O2面是對稱的；各長齒處于緊靠O1、O2兩軸間的O1O2面兩側(cè)的兩個定位，長齒的中心對稱面(O1O1’面)和O1O2面兩側(cè)的兩個最小夾角都是φ，φ＝360°／2Z，b輪各長齒半徑都是v，和c輪齒頂半徑u的關(guān)系為v＝uSIN α／SINφ－△，0≤△≤0.6mm，以0≤△≤0.4mm為佳，α≤360°／Z為佳，長齒齒頂角β＝90－α－φ－△β，0°≤△β≤8°，以0°≤△β≤4°為佳，對橫置式計算器來說，v＜O2O3－1.5mm時，可采用面板、底盒二層結(jié)構(gòu)；v＞O2O3－1.5mm時，要采用面板、中板、底盒三層結(jié)構(gòu)。
6.按權(quán)利要求1或2的計算器，其特征在于d、c二輪齒數(shù)比以Zd／Zc＝1、2、3、4、5、6為佳，同一B輪的c輪每齒的中心對稱面和d輪相應(yīng)齒的中心對稱面相重合為佳。
7.按權(quán)利要求1或2或3的橫置式計算器，其特征在于ψ角或是2ψ角，既是360°／Za的整數(shù)倍，又是360°／Zd的整數(shù)倍。
8.按權(quán)利要求1或2或3的計算器，其特征在于A輪的加法轉(zhuǎn)向(反向為減法)是任意選定的，數(shù)字盤、面板數(shù)字(橫置式)及數(shù)字輪(縱置式)的數(shù)字標法必須和所選加法轉(zhuǎn)向統(tǒng)一，
9.按權(quán)利要求1或2或3的計算器，其特征在于主要用于Z進位制的計算器，Z／N＝＝M，N、M是不等于Z的正整數(shù)橫置式計算器，只需換裝N個長齒的A輪(或b輪，a、b輪分開制造時)及相應(yīng)的數(shù)字盤就可改裝成M進位制的計算器；縱置式計算器，只需換裝N個長齒的A輪(a、b、e輪分開制造時，換裝N個長齒的b輪及相應(yīng)的e輪)就可改裝成M進位制的計算器。
專利摘要系列記數(shù)計算器采用齒輪傳動的純機械結(jié)構(gòu)，不用電，技術(shù)簡單，成本低廉，分橫置式和縱置式兩種。適合于工業(yè)管理、商業(yè)柜臺計錢箱、庫存記錄器、家用計錢盒、計數(shù)儲錢罐玩具等用作記數(shù)計算用具。具有下列功能1.算盤的全部功能；2.加減運算自動進位和借位，不用口訣及訓(xùn)練，每人都能任意位的加減法；3.計算數(shù)據(jù)在強烈搖振下不變，長期保存，便于斷續(xù)累計計算；4.以十進位、十二進位制的計算器為主，更換備件就可成為其它進位制的計算器。
文檔編號G06C15/00GK2062075SQ90202190
公開日1990年9月12日 申請日期1990年3月3日 優(yōu)先權(quán)日1990年3月3日
發(fā)明者尹岳初, 賈凱力, 尹紫燕, 尹紫京, 尹紫劍, 尹紫微 申請人:尹岳初, 賈凱力