專利名稱：時(shí)空計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本用新型時(shí)空計(jì)是一種可以追蹤顯示使用者所在之處，空間與時(shí)間變化狀況的儀表。即可同時(shí)指示使用者所處時(shí)間和位置，并可指示日，月、各大行星，各星座的位置，月相、陽(yáng)歷、陰歷，世界各時(shí)區(qū)的時(shí)間等，屬時(shí)間技術(shù)測(cè)量?jī)x器范疇。
雖然我們目前對(duì)地球，太陽(yáng)，宇宙的認(rèn)識(shí)比以往更為全面和科學(xué)，知道宇宙中沒(méi)有絕對(duì)的中心，所有的星體都是彼此在做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但為了我們地球人的自身方便，空間坐標(biāo)的規(guī)定，仍然是以地球?yàn)橹鳌Ｗ怨湃祟惐阍谀M及測(cè)量時(shí)間與空間，不停止探索時(shí)空的關(guān)聯(lián)及彼此的影響，但諸多時(shí)空模擬器材仍未臻完善。其中伽俐略天文表是最復(fù)雜，最準(zhǔn)確的天文表，其盤(pán)面具有24小時(shí)周期，并可顯示月份，黃道十二宮，太陽(yáng)和月亮的高度與角度，日蝕，月蝕，日出和日落的時(shí)間等。但它缺少各大行星月相虧盈及地圖展示。本人曾制成萬(wàn)應(yīng)星象盤(pán)并申請(qǐng)了中國(guó)實(shí)用新型專利(ZL94205536.5號(hào))，它包括在最內(nèi)層的星圖盤(pán)，在其上的地圖盤(pán)，再放上定緯觀測(cè)盤(pán)，行星盤(pán)放在星圖外緣，用經(jīng)線回針及數(shù)個(gè)小游標(biāo)將上述盤(pán)夾于其中，用極軸插于各盤(pán)中心，并以經(jīng)線回針套插而成，其具有南北兩面，同心對(duì)稱分布并且可以相互運(yùn)轉(zhuǎn)。以上現(xiàn)有技術(shù)未能達(dá)到真正普遍實(shí)用的目標(biāo)，均不能將時(shí)空演變的關(guān)系充分表達(dá)出來(lái)。
本實(shí)用新型的目的，就是為了制成一種能充分表達(dá)時(shí)空演變關(guān)系，并能普遍實(shí)用的辦公室或家庭用乃至個(gè)人隨身攜帶的儀表。其是將萬(wàn)應(yīng)星象盤(pán)做自動(dòng)式設(shè)計(jì)，并參考各種天文鐘表的造型與法制制成其鐘表盤(pán)面取24小時(shí)一周，其他維持鐘表原有狀態(tài)，即分針一周期為60分，秒針一周為60秒，太陽(yáng)標(biāo)在時(shí)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)度12時(shí)位置上。盤(pán)中央置一由極區(qū)展開(kāi)的地圖盤(pán)時(shí)針附于觀測(cè)時(shí)區(qū)標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)度處一并轉(zhuǎn)動(dòng)，一日一周，便能顯示出各時(shí)區(qū)的時(shí)間。在一以天極為中心的星圖盤(pán)上標(biāo)出各星座圖及黃道(即以地球上觀看太陽(yáng)在天球上運(yùn)行的軌跡)，太陽(yáng)運(yùn)行至黃道上各關(guān)系位置處，決定了一年的日期，將黃道各處所代表的日期沿經(jīng)線投示于星圖盤(pán)外緣，每隔七天為一星期，如此便完成了一個(gè)附日歷的星圖盤(pán)，若令星圖盤(pán)相對(duì)于時(shí)日環(huán)旋轉(zhuǎn)，一年一周，太陽(yáng)標(biāo)示正對(duì)了當(dāng)日日期及星期數(shù)，日標(biāo)沿經(jīng)線引至黃道處，表示此時(shí)太陽(yáng)在天球上的位置。星圖盤(pán)與透明地圖盤(pán)重疊，恰為當(dāng)時(shí)由地心向無(wú)限天際的投影狀態(tài)。為便于讀出星圖盤(pán)上的各位置，相對(duì)觀測(cè)者所見(jiàn)的高度角與方位角，并適用于地球上不同緯度范圍，則制一合并式定緯盤(pán)，此盤(pán)將所有各緯度范圍以數(shù)種顏色之線條及標(biāo)示合并成一張，將定緯盤(pán)與地圖盤(pán)按天頂對(duì)應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)等關(guān)系重合成一體，時(shí)針夾于其間一并旋轉(zhuǎn)，這樣不僅顯示了時(shí)空關(guān)系的全貌，還可以由各個(gè)坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系獲得定量的數(shù)值。上述全部盤(pán)面一共重疊了三層，底層星圖盤(pán)不透明，圖樣宜深色，中層地圖盤(pán)與外層定緯盤(pán)均透明，圖樣宜淺色，才不致使視覺(jué)混亂。視主要使用區(qū)為北半球或南半球，則其星圖盤(pán)與地圖盤(pán)應(yīng)以那一極區(qū)為中心展開(kāi)來(lái)設(shè)計(jì)，且不得更換，定緯盤(pán)為南北同緯度范圍共同一盤(pán)。
從地球看月亮有明顯的盈虧現(xiàn)象，月亮的軌跡稱為白道，其與黃道交角15.5°?？稍谕该鞯臅r(shí)日環(huán)內(nèi)緣處，依日，月的不同夾角標(biāo)出陰歷日期，并在星月環(huán)內(nèi)級(jí)鏤空出對(duì)應(yīng)的月相。另外在此月相圈的背面置一與星月環(huán)相同色澤之月齒環(huán)，環(huán)上涂有一段色彩鮮明的色帶，以朔望月周期運(yùn)轉(zhuǎn)，則在色帶所經(jīng)歷之鏤空處，將鮮明色彩映至?xí)r日環(huán)的正面，而顯出當(dāng)日的陽(yáng)歷日期與月相。
從地球看各行星的運(yùn)轉(zhuǎn)軌跡，除冥王星外，都與黃道面頗為接近，運(yùn)行的位置與太陽(yáng)的夾角，也大致成周期性變化，所以只要根據(jù)太陽(yáng)的位置，便可以推知各行星當(dāng)時(shí)的位置。其中天王星，海王星和冥王星因?yàn)樗鼈兊墓D(zhuǎn)周期很長(zhǎng)，每年在天球上的位移量不太大，故可將若干年內(nèi)這三顆星的軌跡直接標(biāo)于星圖上。其它金、木、水、火、土星相對(duì)太陽(yáng)的周期性角位移變化，各行星由合日算起所經(jīng)過(guò)的日期以旬為單位。為使各行星齒環(huán)及其上的色帶能對(duì)應(yīng)真實(shí)星體合日周期運(yùn)行的緩急變化而推轉(zhuǎn)，因此設(shè)計(jì)了特殊的行星齒輪，每一行星齒輪具同心之內(nèi)齒圈與外齒圈，外齒圈為一正圓，內(nèi)齒圈為一偏心曲線，若推動(dòng)內(nèi)齒圈，使每單位時(shí)間所推進(jìn)的弧長(zhǎng)為一定值，延伸此推進(jìn)作用至外齒圈，則移進(jìn)之弧長(zhǎng)成一變數(shù)。每一外齒圈須對(duì)應(yīng)一行星以合日周期運(yùn)行之變化轉(zhuǎn)動(dòng)，故內(nèi)齒圈之偏心曲線系配合其外齒圈所需之推轉(zhuǎn)狀況而設(shè)計(jì)。其中火星、木星、土星為外行星，各有一行星齒輪模擬其合日周期運(yùn)行，但水星與金星為內(nèi)行星，其合日周期運(yùn)行中有順行與逆行兩種情況輪流進(jìn)行，故需各有兩只行星齒輪予以交替對(duì)應(yīng)模擬。
根據(jù)各行星的軌跡決定其對(duì)應(yīng)行星齒輪內(nèi)齒圈的形狀，再分別設(shè)計(jì)出配合其變速的推進(jìn)機(jī)構(gòu)，以完成各行星自動(dòng)運(yùn)行的模式，由于其內(nèi)齒圈是偏心曲線，與其嚙合并予以推進(jìn)的斜齒輪至曲線中心的距離便不斷在改變，故須緊接在一伸縮軸的端點(diǎn)上，此軸穿過(guò)一軟性彈簧、一管頭、一管尾及夾于其間的一蝸輪(或斜齒輪)中心，彈簧一端納于管頭內(nèi)，另一端抵住軸端斜齒輪的凸緣后方，凸緣前方則抵住內(nèi)齒圈的邊緣使內(nèi)齒圈與斜齒輪的嚙合不致脫離。伸縮軸截面與其所穿過(guò)的蝸輪中心孔均為相同的多邊形，使彼此可相互帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，伸縮軸也可在管頭、管尾及蝸輪中心孔內(nèi)輕松滑動(dòng)，推動(dòng)蝸輪便帶動(dòng)伸縮軸及緊接軸端的斜齒輪一并轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)與之嚙合的內(nèi)齒圈做偏心運(yùn)轉(zhuǎn)，此作用使嚙合點(diǎn)沿軸方向前進(jìn)或后退，軟性彈簧則被放松或壓縮，伸縮軸亦隨之在穿過(guò)的管頭、管尾與蝸輪中心孔內(nèi)前后滑動(dòng)，如此邊轉(zhuǎn)動(dòng)、邊滑動(dòng)的運(yùn)作可將動(dòng)力通過(guò)行星齒輪的機(jī)制傳遞下去。因水星與金星為內(nèi)行星，合日周期運(yùn)行有順、逆兩種，交替進(jìn)行，故各有一對(duì)行星齒輪亦交替對(duì)應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)，其切換機(jī)構(gòu)包括一稍具彈性的離合桿及連接其上的一離合輪，一正轉(zhuǎn)齒盤(pán)、一逆轉(zhuǎn)齒盤(pán)及分布于各齒盤(pán)上方邊緣的若干短針，此二盤(pán)上、下重疊共軸并稍許傾斜，使下盤(pán)抬高邊緣的短針與上盤(pán)垂低另一邊緣的短針高度皆與離合桿的高度相等。兩朵六葉推片分處兩側(cè)，一對(duì)分處兩邊的行星齒輪各于其下緣有一支推桿，當(dāng)其中一運(yùn)轉(zhuǎn)中的行星齒輪之推桿逐漸推轉(zhuǎn)一朵六葉推片時(shí)可將離合桿推入一齒盤(pán)上的短針之間，此齒盤(pán)及短針逐漸運(yùn)轉(zhuǎn)將離合桿帶往齒盤(pán)另一側(cè)，同時(shí)連于桿上的離合輪則脫離原嚙合處，再移于另一處相嚙合，使原運(yùn)轉(zhuǎn)中的行星齒輪停頓及原停頓的行星齒輪開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)，直到新運(yùn)轉(zhuǎn)的行星齒輪之推桿以相似的作用推動(dòng)另一朵六葉推片，將離合桿推往另一齒盤(pán)上的短針間，并被帶回原來(lái)一邊，而離合輪也同時(shí)由嚙合處脫離回到原嚙合處運(yùn)作，并等待下一回的循環(huán)。如此可達(dá)成行星齒輪的輪流運(yùn)作機(jī)制。
由于各行星自動(dòng)運(yùn)行模式與月亮的運(yùn)作方法有些類似，這樣就可將透明的時(shí)日環(huán)緊貼于星月環(huán)上，而星月環(huán)上由內(nèi)緣向外緣分別以鏤空方式刻出代表月亮及各大行星的重復(fù)圖案，各圖案以時(shí)日環(huán)上的太陽(yáng)標(biāo)示為準(zhǔn)分別連成同心弧與圓，代表月亮者為對(duì)應(yīng)陰歷日期的各月相圖，代表水星的圖案，重復(fù)分布在太陽(yáng)標(biāo)示前后約24°范圍的弧內(nèi)，代表金星的圖案，重復(fù)分布在太陽(yáng)標(biāo)示前后約46°范圍的弧內(nèi)。代表火星、木星、土星的圖案，各重復(fù)連成了同心圓。星月環(huán)內(nèi)部分別有一齒環(huán)對(duì)應(yīng)于各弧或圓，齒環(huán)之色澤與星月環(huán)相同唯每一齒環(huán)上均有一段鮮明色帶隨齒環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，其中月齒環(huán)以29.5天的朔望月周期運(yùn)轉(zhuǎn)，水星齒環(huán)以116天的合日周期做順行及逆行運(yùn)轉(zhuǎn)，金星齒環(huán)以584天的合日周期做順行及逆行運(yùn)轉(zhuǎn)，火星齒環(huán)以780天的合日周期運(yùn)轉(zhuǎn)，木星齒環(huán)以399天的合日周期運(yùn)轉(zhuǎn)，土星齒環(huán)以378天的合日周期運(yùn)轉(zhuǎn)，各齒環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)其上的色帶依次通過(guò)各連成弧或圓上的重復(fù)鏤空?qǐng)D案，使由外觀看來(lái)好似各代表星、月之標(biāo)示在時(shí)空計(jì)上對(duì)應(yīng)真實(shí)星體緩緩遞移。代表各行星的連續(xù)圖案水星如波形，金星為十字形，火星為箭頭形，木星為橢圓形，土星為圓形。
本實(shí)用新型時(shí)空計(jì)，具有可充分表達(dá)時(shí)間與空間的演變關(guān)系，功能齊全，應(yīng)用廣泛，自動(dòng)實(shí)用及攜帶方便等優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1、時(shí)空計(jì)外觀圖。
圖2、時(shí)空計(jì)側(cè)視斷面圖(除去內(nèi)部件)。
圖3、行星合日周期角位移標(biāo)度圖(以旬為單位)。
圖4、行星齒輪構(gòu)成解釋圖。
圖5、時(shí)空計(jì)后視圖(除去北蓋及鏤空蓋)。
圖6、動(dòng)力機(jī)構(gòu)側(cè)視圖。
圖7、火星機(jī)構(gòu)側(cè)視圖。
圖8、金星部分機(jī)構(gòu)側(cè)視圖。
圖9、金星齒環(huán)調(diào)節(jié)桿斷面圖。
圖10、正反轉(zhuǎn)齒盤(pán)機(jī)構(gòu)側(cè)視圖。
圖11、定緯盤(pán)(緯度35°)。
圖12、合并式定緯盤(pán)。
圖13、時(shí)空計(jì)后視圖(除去背蓋，保留鏤空蓋)。
附圖中各標(biāo)號(hào)名稱如下2.外克。4.星月環(huán)。6.太陽(yáng)。8.日期指標(biāo)。10.時(shí)日環(huán)。12.盤(pán)罩。14.月標(biāo)。15.水星弧。16.水星標(biāo)。17.金星弧。18.金星標(biāo)。19.火星圈。20.火星標(biāo)。21.木星圈。22.木星標(biāo)。23.土星圈。24.土星標(biāo)。25.色帶。26.陽(yáng)歷圈。28.月相圈。30.定緯盤(pán)。32.地圖盤(pán)。34.星圖盤(pán)。35.星座。36.黃道。38.赤道。39.天極。40.時(shí)針。42.分針。44.秒針。45.軸心。46.固定盤(pán)。47.中心孔。48.機(jī)心盒。50.鏤空蓋。52.背蓋。54.月齒環(huán)。56.水星齒環(huán)。58.金星齒環(huán)。60.火星齒環(huán)。62.木星齒環(huán)。64.土星齒環(huán)。65.齒環(huán)。66.齒槽。68.星圖盤(pán)齒環(huán)。70.時(shí)區(qū)經(jīng)線。72.緯度線。74.地平圈。76.方位角線。78.仰角線。80.天頂。82.天底。84.齒環(huán)架。86.日標(biāo)。88.合日線。90.夾角度。102.內(nèi)齒圈。104.外齒圈。106.旬日數(shù)。108.同步馬達(dá)。110.電池置入槽。112.蝸桿。114.蝸輪。115.齒輪。116.齒輪。117.齒輪。118.小圓。119.齒輪。120.星圖旋鈕。122.斜齒輪。124.斜齒輪。126.齒輪。128.齒輪。130.齒輪。134.月旋鈕。136.分隔環(huán)。138.水星逆旋內(nèi)齒圈。139.斜齒輪。140.水星逆旋外齒圈。141.斜齒輪。142.水星順旋內(nèi)齒圈。143.斜齒輪。144.水星順旋外齒圈。146.金星逆旋內(nèi)齒圈。148.金星逆旋外齒圈。150.金星順旋內(nèi)齒圈。152.金星順旋外齒圈。154.火星內(nèi)齒圈。156.火星外齒圈。158.木星內(nèi)齒圈。160.木星外齒圈。162.土星內(nèi)齒圈。164.土星外齒圈。166.齒輪。168.蝸桿。170.火星旋鈕A。174.蝸輪。176.管頭。178.管尾。180.伸縮軸。182.彈簧。184.斜齒輪。186.凸緣。188.齒輪。190.齒輪。191.齒輪。192.齒輪。193.蝸桿。194.齒輪。195.齒輪。196.火星旋鈕B。197.蝸桿。199.齒輪。200.齒輪。202.齒輪。204.齒輪。206.齒輪。208.離合齒輪。210.離合桿。212.支軸。214.齒輪。216.蝸桿。218.蝸輪。220.管頭。222.管尾。224.管頭。226.管尾。228.伸縮軸。230.彈簧。232.斜齒輪。234.齒輪236.斜齒輪。238.斜齒輪。240.伸縮軸。242.彈簧。244.斜齒輪。246.凸緣。248.凸緣。250.齒輪。252.齒輪。254.齒輪。255.齒輪。256.單向齒輪。257.單向齒輪。258.齒輪。260.單向齒輪。261.單向齒輪。262.齒輪。263.齒輪。264.齒輪。268.正轉(zhuǎn)齒盤(pán)。270.反轉(zhuǎn)齒盤(pán)。272.短針。274.六推片。276.六推片。278.推桿。280.推桿。282.齒輪。284.齒輪。286.齒輪。288.金星旋鈕A。290.金星旋鈕B。292.水星旋鈕A。294水星旋鈕B。296木星旋鈕A。298.木星旋鈕B。300.土星旋鈕A。302.土星旋鈕B。304.套管。306.方形軸段。308.方形軸段。310.圓形軸段。312.圓形軸段。314.中央旋鈕。316.凸環(huán)。318.天王星。320.海王星。322.冥王星。
圖1至圖13是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。
圖1、為時(shí)空計(jì)的外觀圖，圖2、為時(shí)空計(jì)除去內(nèi)部機(jī)件的側(cè)斷面圖，其中外殼(2)、星月環(huán)(4)與固定盤(pán)(46)一體相連成為時(shí)空計(jì)的主要支架，其它零件均依附其上，而外殼(2)連同透明之盤(pán)罩(12)、透明之時(shí)日環(huán)(10)與背蓋(52)則將其它全部機(jī)件密封，以保護(hù)其運(yùn)作，透明時(shí)日環(huán)(10)上標(biāo)有全日24小時(shí)刻度，在12小時(shí)處有一太陽(yáng)(6)標(biāo)示，上方有一日期指標(biāo)(8)可指示當(dāng)日的陽(yáng)歷日期，環(huán)內(nèi)緣標(biāo)有各朔望月的日期，時(shí)日環(huán)(10)以固定位置緊貼在星月環(huán)(4)上，星月環(huán)(4)最內(nèi)緣為月相圈(28)，依次向外緣為水星弧(15)、金星弧(17)、火星圈(19)、木星圈(21)、土星圈(23)，在此弧或圈上分別鏤空也代表月亮及各行星位置的重復(fù)圖案，例如以各相應(yīng)的月相盈虧圖案代表月亮位置，而水星弧(15)上之圖案如波形、金星為十字形、火星為箭頭形、木星為橢圓形、土星為圓形等，而在星月環(huán)(4)下方對(duì)應(yīng)各圈與弧分別為月齒環(huán)(54)、水星齒環(huán)(56)、金星齒環(huán)(58)、火星齒環(huán)(60)、木星齒環(huán)(62)、土星齒環(huán)(64)等，各齒環(huán)面的色澤與星月環(huán)(4)相同，故各鏤空部分色澤不明顯，但各齒環(huán)上皆涂有一段色彩鮮明的色帶(25)，隨各環(huán)以朔望月周期或各合日周期運(yùn)轉(zhuǎn)，經(jīng)各鏤空處而于時(shí)日環(huán)(10)外觀上分別顯示出對(duì)應(yīng)之月標(biāo)(14)、水星標(biāo)(16)、金星標(biāo)(18)、火星標(biāo)(20)、木星標(biāo)(22)、土星標(biāo)(24)，由于各齒環(huán)的運(yùn)轉(zhuǎn)，使得這些標(biāo)示在各弧或圈上的重復(fù)圖案間依次傳遞，如同各星體之運(yùn)行。
時(shí)空計(jì)中央的同心圓盤(pán)共分?jǐn)?shù)層， 由最里層的固定盤(pán)(46)往外分別為星圖盤(pán)(34)、地圖盤(pán)(32)、定緯盤(pán)(30)至最外層的透明盤(pán)罩(12)。星圖盤(pán)(34)上有由天極(39)(圖1以北天極為例)展開(kāi)的天象圖，包含各星座(35)、黃道(36)、赤道(38)、天王星(31 8)、海王星(320)、冥王星(322)及標(biāo)示全年日期的陽(yáng)圈(26)等，此盤(pán)每年轉(zhuǎn)一圈，每日相對(duì)日期指標(biāo)(8)移動(dòng)一刻度。地圖盤(pán)(32)包括由極區(qū)展開(kāi)的世界全圖，圖上有各大城市位置標(biāo)示，時(shí)區(qū)經(jīng)線(70)、緯度線(72)等。定緯盤(pán)(30)包括天頂(80)、天底(82)、地平圈(74)、方位角線(76)、仰角線(78)等，對(duì)不同緯度觀測(cè)區(qū)使用的定緯盤(pán)(30)圖樣各不相同，但可以取各緯度區(qū)定緯盤(pán)(30)上的主要標(biāo)示合成一片如圖12所示，則可免去觀測(cè)點(diǎn)做大位移時(shí)須更換定緯盤(pán)(30)的麻煩。定緯盤(pán)(30)之天頂(80)對(duì)應(yīng)于地圖盤(pán)(32)上代表觀測(cè)點(diǎn)處，兩盤(pán)由輕薄透明塑料制成，并由靜電吸力合在一起，一時(shí)針(40)夾于其間，并位于觀測(cè)處時(shí)區(qū)之標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)度線上三者一并旋轉(zhuǎn)，一日一圈，再往外有分針(42)及秒針(44)，其運(yùn)作與一般鐘表相同，最外層為一透明之盤(pán)罩(12)邊緣以螺紋旋在星月環(huán)(4)內(nèi)緣的凸環(huán)(316)上以保護(hù)其內(nèi)的諸盤(pán)與針，若須調(diào)節(jié)或更換定緯盤(pán)(30)時(shí)，可由外部旋開(kāi)盤(pán)罩(12)，并由軸心(45)上取下秒針(44)、分針(42)及定緯盤(pán)(30)，調(diào)整更換妥當(dāng)后再依次還原。
圖5為除去新蓋(52)及鏤空蓋(50)的時(shí)空計(jì)后視圖，中央為機(jī)心盒(48)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)與一般石英鐘表相似，唯推動(dòng)時(shí)針的機(jī)件轉(zhuǎn)速減半，因所推動(dòng)之地圖盤(pán)(32)、定緯盤(pán)(30)與時(shí)針(40)合并以24小時(shí)周期運(yùn)轉(zhuǎn)，機(jī)心盒(48)上方為固定盤(pán)(46)，盤(pán)上有中心孔(47)，一套軸心(45)通過(guò)此孔以帶動(dòng)外部諸盤(pán)與針運(yùn)轉(zhuǎn)，固定盤(pán)(46)上也有一圈齒槽(66)，星圖盤(pán)齒環(huán)(68)即卡在此槽內(nèi)可被帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，齒環(huán)(65)亦被限制在固定盤(pán)(46)上，可帶動(dòng)各大行星機(jī)制的運(yùn)轉(zhuǎn)。外側(cè)為星月環(huán)(4)的背面，環(huán)上有五道同心分隔環(huán)(136)形成六道環(huán)槽，可使月齒環(huán)(54)、水星齒環(huán)(56)、金星齒環(huán)(58)、火星齒環(huán)(60)、木星齒環(huán)(62)、土星齒環(huán)(64)置于其內(nèi)并由四片齒環(huán)架(84)加以限制不使脫落。
一由石英電子電路控制的同步馬達(dá)(108)被鎖在固定盤(pán)(46)上，伸出一蝸桿(112)依次帶動(dòng)蝸輪(114)、齒輪(115)、齒輪(117)、齒輪(119)、穿過(guò)齒槽(66)的缺口，帶動(dòng)星圖盤(pán)齒環(huán)(68)及星圖盤(pán)(34)旋轉(zhuǎn)(圖6)，若令星圖盤(pán)齒環(huán)(68)共365齒，蝸桿(112)日轉(zhuǎn)一周，推進(jìn)一齒，則星圖盤(pán)(34)在365天，即一年恰被推轉(zhuǎn)一周。蝸桿(112)前為一斜齒輪122依次帶動(dòng)斜齒輪124、齒輪(126)、齒輪(128)、齒輪(130)、月齒環(huán)(54)旋轉(zhuǎn)，若令斜齒輪(122)有10齒，一日旋轉(zhuǎn)一周推進(jìn)10齒至齒輪(130)亦一日進(jìn)10齒，令月齒環(huán)共295齒，則須29.5天被推轉(zhuǎn)一周，此恰為朔望月周期。由月齒環(huán)上的色帶(25)配合時(shí)日環(huán)(10)及星月環(huán)(4)上月相圈(28)的日期及月相圖案之遞移，并沿經(jīng)線引至黃道(36)處，便可逐日顯示出月亮的盈虧及位置。
火星齒環(huán)(60)的推進(jìn)機(jī)構(gòu)如圖6所示由齒輪(116)帶動(dòng)齒環(huán)(65)轉(zhuǎn)動(dòng)，再如圖5及圖7所示依次帶動(dòng)齒輪(166)、蝸桿(168)、蝸輪(174)、斜齒輪(184)、火星內(nèi)齒圈(154)、火星外齒圈(156)、齒輪(188)、齒輪(190)、齒輪(192)、齒輪(194)、火星齒環(huán)(60)運(yùn)轉(zhuǎn)，其中蝸輪(174)夾于管頭(176)及管尾(178)之間，而伸縮軸(180)貫穿其中心，并與軸端之斜齒輪(184)緊配，軸截面與蝸輪(174)中心孔前后滑動(dòng)，但蝸輪若轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)則必令伸縮軸(180)與軸端斜齒輪(184)一同旋轉(zhuǎn)，而管頭(176)及管尾(178)的中心均為圓滑形，使伸縮軸(180)可在其間任意前后滑動(dòng)及轉(zhuǎn)動(dòng)，一軟性彈簧(182)一端在管頭(176)內(nèi)另一端抵住斜齒輪(184)右方凸緣(186)上，而斜齒輪(184)與火星內(nèi)齒圈(154)相嚙合，彈簧(182)與凸緣(186)使此嚙合不致脫落，旋轉(zhuǎn)時(shí)并隨火星內(nèi)齒圈(154)偏心距離之遠(yuǎn)近而壓縮或伸展以完成運(yùn)作。木星齒環(huán)(62)及土星齒環(huán)(64)的推進(jìn)機(jī)構(gòu)與火星者相類似，唯齒數(shù)值各不相同，齒環(huán)(65)亦為365齒且每日推移一齒，火星合日周期為780天，若令火星內(nèi)齒圈(154)有78齒，齒輪(166)為(10)齒，通過(guò)蝸桿(168)使蝸輪(174)及斜齒輪(184)每10日推進(jìn)一齒，共780天將火星內(nèi)齒圈(154)及相連之火星外齒圈(156)推轉(zhuǎn)一周，再令齒輪(188)與齒輪(190)之周長(zhǎng)比等于火星外齒圈(156)與火星齒環(huán)(60)之周長(zhǎng)比，則在780天內(nèi)火星齒環(huán)(60)連同其上的色帶(25)也恰隨火星外齒圈(156)或快或慢同步旋轉(zhuǎn)一周，也使星月環(huán)(4)上的火星標(biāo)(20)同步遞移一周，沿經(jīng)線引至黃道(36)處，便可逐日指示火星的位置了。同樣情況，木星合日周期為399天，可取木星內(nèi)齒圈(158)為80齒，齒輪(191)為10齒，蝸桿(193)為二條蝸桿，每5日推進(jìn)一齒，須400天木星內(nèi)齒圈(158)、木星外齒圈(160)及木星齒環(huán)(62)及木星標(biāo)(22)等被同步推進(jìn)一周較399天周期多一天，略有誤差在所難免。土星合日周期378天，可取土星內(nèi)齒圈(162)為63齒，齒輪(195)為12齒，蝸桿(197)為二條蝸桿，每6日推進(jìn)一齒，共378天土星內(nèi)齒圈(162)、土星外齒圈(164)及土星齒環(huán)(64)及土星標(biāo)(24)等被同步推進(jìn)一周。
水星與金星為內(nèi)行星，在每次合日周期內(nèi)有順行與逆行兩種狀態(tài)，推進(jìn)機(jī)構(gòu)也需分兩部分交替運(yùn)作，由圖5、圖8、圖9及圖10、金星由齒環(huán)(65)開(kāi)始依次推動(dòng)齒輪(199)、齒輪(200)、齒輪(204)、離合齒輪(208)、齒輪(214)、蝸桿(216)、蝸輪(218)、斜齒輪(232)、金星逆旋內(nèi)齒圈(146)、金星逆旋外齒圈(148)、齒輪(250)、齒輪(254)、單向齒輪(256)、齒輪(262)、齒輪(264)、金星齒環(huán)(58)逆行旋轉(zhuǎn)，由于其上色帶(25)的作用使金星標(biāo)(18)在星月環(huán)(4)上逆向遞移，至金星逆旋外齒圈(148)外緣下方的推桿(278)靠近并帶動(dòng)六葉推片(276)將稍具彈性之離合桿(210)推入正轉(zhuǎn)齒盤(pán)(268)并納入其上的短針(272)內(nèi)，同時(shí)齒輪(202)也帶動(dòng)正轉(zhuǎn)齒盤(pán)(268)如圖10順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，逐漸將卡入其上短針(272)內(nèi)的離合桿(210)連同離合齒輪(208)橫移，并從齒輪(214)及齒輪(204)的嚙合處拉開(kāi)，使金星標(biāo)(18)的逆向遞移停頓，至以支軸(212)為轉(zhuǎn)軸的離合桿(210)被順向推移到盤(pán)的另一邊并離開(kāi)短針(272)及正轉(zhuǎn)齒盤(pán)(268)后，離合齒輪則與齒輪(206)及齒輪(234)相嚙合而開(kāi)始了順行運(yùn)作。即依次由齒輪(200)推動(dòng)齒輪(204)、齒輪(206)、離合齒輪(208)、齒輪(234)、斜齒輪(236)、斜齒輪(238)、斜齒輪(244)、金星順旋內(nèi)齒圈(150)、金星順旋外齒圈(152)、齒輪(252)、齒輪(258)、單向齒輪(260)、齒輪(262)、齒輪(264)、金星齒環(huán)(58)順行旋轉(zhuǎn)及其上的色帶(25)使金星標(biāo)(18)順向遞移至金星順旋外齒圈(152)外緣下方的推桿(280)將六葉推片(274)帶動(dòng)，并將離合桿(210)推入反轉(zhuǎn)齒盤(pán)(270)并納入其上的短針(272)內(nèi)，正轉(zhuǎn)齒盤(pán)(268)與反轉(zhuǎn)齒盤(pán)(270)兩盤(pán)重共軸，并稍許傾斜，使離合桿(210)在圖示左方可被推入正轉(zhuǎn)齒盤(pán)(268)，在右邊則可被推入反轉(zhuǎn)齒輪(270)。正轉(zhuǎn)齒輪(268)也帶動(dòng)齒輪(282)、齒輪(284)、齒輪(286)、反轉(zhuǎn)齒盤(pán)(270)及其上的短針(272)反時(shí)針旋轉(zhuǎn)，將離合桿(210)連同離合齒輪(208)從相嚙合的齒輪(206)及齒輪(234)處拉開(kāi)，使金星標(biāo)(18)的順向遞移停頓，至離合桿(210)被反向推移到盤(pán)另一邊，并離開(kāi)短針(272)及反轉(zhuǎn)齒盤(pán)(270)后，離合齒輪(208)再與齒輪(204)及齒輪(214)相嚙合而開(kāi)始了逆行運(yùn)作，如此循環(huán)程序，使金星標(biāo)(18)在星月環(huán)(4)上以太陽(yáng)(6)為中心兩邊各夾46°角范圍內(nèi)周而復(fù)始的順、逆行以模擬金星的合日周期運(yùn)行狀態(tài)。其中兩組管頭、管尾相連成類8字型鎖于固定盤(pán)(46)上并與伸縮軸、彈簧、齒輪等上下交錯(cuò)推動(dòng)金星順旋內(nèi)齒圈(150)及金星逆旋內(nèi)齒圈(146)。而取單向齒輪(256)及單向齒輪(260)是因?yàn)樗鼈兘耘c齒輪(262)相連為免相互干擾，故分別只能往被指定的方向連鎖帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，反推則只空轉(zhuǎn)而不傳遞動(dòng)力。
水星的推進(jìn)機(jī)構(gòu)與金星者大同小異，在金星合日周期為584天，其中，順行約141天，逆行443天，若離合桿(210)被正轉(zhuǎn)齒盤(pán)(268)及反轉(zhuǎn)齒盤(pán)(270)帶開(kāi)，使離合齒輪(208)脫離嚙合時(shí)間分別各有5日，則順行、逆行各扣5天，可取金星順旋內(nèi)齒圈(150)為68齒(141-5)÷2＝68，金星逆旋內(nèi)齒圈(146)為73齒(443-5)÷6＝73)，由齒環(huán)(65)開(kāi)始每日推進(jìn)一齒，若齒輪(214)為12齒，蝸桿(216)為二條蝸桿，則每6日將蝸桿(218)推進(jìn)一齒，若斜齒輪(232)與蝸輪(218)齒數(shù)相同，將金星逆旋內(nèi)齒圈(146)推轉(zhuǎn)一周須時(shí)438天(6×73＝438)，另一方面可使斜齒輪(238)也一日運(yùn)行一齒，斜齒輪(244)的齒數(shù)為斜齒輪(238)齒數(shù)的一半，即每2日斜齒輪(244)推進(jìn)一齒共須136天(2×68＝136)將金星順旋內(nèi)齒圈(150)推轉(zhuǎn)一周，金星標(biāo)(18)順行一趟與逆行一趟的長(zhǎng)度相等，其與金星順旋外齒圈(152)之周長(zhǎng)比，須等于單向齒輪(260)與齒輪(258)的周長(zhǎng)比，而與金星逆旋外齒圈(148)的周長(zhǎng)比則須等于單向齒輪(256)與齒輪(254)的周長(zhǎng)比。
水星的合日周期為116天，其中順行約45天，逆行71天，同樣在順旋與逆旋間脫離嚙合的時(shí)間各5天，則可使水星逆旋內(nèi)齒圈(138)為66齒(71-5＝66)，若由齒環(huán)(65)開(kāi)始至斜齒輪(139)推動(dòng)水星逆旋內(nèi)齒圈(138)，為一日推動(dòng)一齒，如此逆旋需時(shí)66日，而斜齒輪(143)為斜齒輪(141)齒數(shù)之兩倍，斜齒輪(141)每日推進(jìn)一齒，則斜齒輪(143)每日以2齒推動(dòng)水星順旋內(nèi)圈(142)，共需40天(80÷2＝40)完成順旋一次。另外水星逆旋外齒圈(140)之周長(zhǎng)與水星標(biāo)(16)在太陽(yáng)(6)標(biāo)示前后各25°逆行一趟的長(zhǎng)度比應(yīng)等于齒輪(255)與單向齒輪(257)之周長(zhǎng)比，水星順旋外齒圈(144)之周長(zhǎng)與水星標(biāo)(16)順行一趟的長(zhǎng)度比應(yīng)等于齒輪(263)與單向齒輪(261)的周長(zhǎng)比。
時(shí)空計(jì)各機(jī)構(gòu)的調(diào)節(jié)共需13處旋鈕(圖13)，中央旋鈕(314)調(diào)節(jié)時(shí)針(連同地圖盤(pán)與定緯盤(pán))、分針與秒針，與一般鐘表性質(zhì)相同，星圖旋鈕(120)調(diào)節(jié)星圖盤(pán)(34)的位置，月旋鈕(134)調(diào)節(jié)月標(biāo)(14)的位置，水星旋鈕A(292)與水星旋鈕B(294)調(diào)節(jié)水星標(biāo)(16)的位置，金星旋鈕A(288)與金星旋鈕B(290)調(diào)節(jié)金星標(biāo)(18)的位置，火星旋鈕A(170)與火星旋鈕B(196)調(diào)節(jié)火星標(biāo)(20)的位置，木星旋鈕A(296)與木星旋鈕B(298)調(diào)節(jié)木星標(biāo)(22)的位置，土星旋鈕A(300)與土星旋鈕B(302)調(diào)節(jié)土星標(biāo)(24)的位置，調(diào)節(jié)方式一般為首先取下背蓋(52)，拉起欲調(diào)整部位的旋鈕，一邊緩緩運(yùn)轉(zhuǎn)此旋鈕，一邊注視時(shí)空計(jì)前方相關(guān)部位隨之變動(dòng)的狀況，至妥為止，再壓回旋鈕及將背蓋(52)蓋緊，此與一般鐘表的調(diào)整方式相似，但各大行星的調(diào)整方式較特別，因?yàn)樗鼈儾皇嵌ㄋ傩D(zhuǎn)，必須先把會(huì)影響各時(shí)段轉(zhuǎn)速快慢的偏心齒圈位置調(diào)整恰當(dāng)了，才能再調(diào)整各行星標(biāo)示的相關(guān)確切位置。故每一行星的調(diào)節(jié)分旋鈕A與旋鈕B兩部分，先調(diào)旋鈕A以定偏心齒圈的位置，再調(diào)旋鈕B以定星標(biāo)的位置，而偏心齒圈位于時(shí)空計(jì)的內(nèi)部，撥動(dòng)旋鈕A時(shí)須透過(guò)鏤空蓋(50)的透空部分觀看內(nèi)部伸縮軸前端斜齒輪與偏心齒圈嚙合的位置，并讀取偏心齒圈上的旬日數(shù)值，才能確切調(diào)妥。鏤空蓋(50)的作用主要支架各轉(zhuǎn)軸，又不致妨礙觀察內(nèi)部各機(jī)件的狀況，因鏤空部分容易滲入塵埃等雜物，故除非調(diào)節(jié)需要，平常均以背蓋緊密封護(hù)。至于調(diào)節(jié)旋鈕連同調(diào)節(jié)桿的機(jī)制可參考一般鐘表的方法，圖9為金星齒環(huán)(58)調(diào)節(jié)桿面圖的簡(jiǎn)單舉側(cè)，中心軸部分共分四截兩截方形軸段(308)、(306)及兩小截圓形軸段(310)、(312)。其中圓形軸段(310)穿出鏤空蓋(50)與金星旋鈕B(290)連結(jié)，齒輪(262)與齒輪(264)的中心孔為配合方形軸段(306)及(308)之截面成方形，當(dāng)齒輪(262)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可帶動(dòng)中心軸旋轉(zhuǎn)，再帶動(dòng)齒輪(264)旋轉(zhuǎn)，再帶動(dòng)金星齒環(huán)(58)旋轉(zhuǎn)，若除去背蓋(52)將金星旋鈕B(290)拉出少許至方形軸段(306)上方頂住鏤空蓋(50)無(wú)法脫出為止，圓形軸段(312)恰滑至齒輪(262)的中心孔內(nèi)，因在中心軸外有兩段套管(304)，使拉出或壓回中心軸時(shí)不致影響齒輪(262)及齒輪(264)的關(guān)系位置，但當(dāng)圓形軸段(312)滑至齒輪(262)中心孔內(nèi)時(shí)，中心軸與齒輪(262)間的轉(zhuǎn)動(dòng)則互不相干，因此拔轉(zhuǎn)金星旋鈕B(290)時(shí)可帶動(dòng)齒輪(264)，再帶動(dòng)金星齒環(huán)(58)運(yùn)轉(zhuǎn)，但不會(huì)影響到齒輪(262)的運(yùn)轉(zhuǎn)，直到調(diào)整妥當(dāng)，壓回金星旋鈕B(290)，中心軸與各齒輪的關(guān)系才隨之回復(fù)原狀。其它各處的調(diào)節(jié)方式均可類似。
權(quán)利要求1.一種可充分表達(dá)時(shí)間與空間演變關(guān)系的時(shí)空計(jì)，是由星圖盤(pán)、地圖盤(pán)、定緯盤(pán)和由石英電子電路控制的鐘表計(jì)時(shí)系統(tǒng)組成，其特征在于星圖盤(pán)34在底層，為不透明深色，標(biāo)示出各星座圖、黃道36、赤道38及全年日期，并以365天的周期運(yùn)轉(zhuǎn)；地圖盤(pán)32設(shè)在中層為淺色透明盤(pán)，盤(pán)中央置一由極區(qū)展開(kāi)的地圖；視主要使用區(qū)北半球或南半球，其星圖盤(pán)與地圖盤(pán)應(yīng)以那一極區(qū)為中心展開(kāi)；定緯盤(pán)30在外層為淺色透明盤(pán)，將所有各緯度范圍以數(shù)種顏色之線條及標(biāo)示合并成一張，并將定緯盤(pán)與地圖盤(pán)按天頂80對(duì)應(yīng)觀測(cè)點(diǎn)等關(guān)系重合成一體，時(shí)針40夾于其間一并旋轉(zhuǎn)；鐘表盤(pán)以24小時(shí)一周標(biāo)度，太陽(yáng)位于12小時(shí)處，內(nèi)緣標(biāo)有陰歷日期的透明時(shí)日環(huán)10，固定貼于一星月環(huán)4上，在此星月環(huán)上可使具有月相變化的月標(biāo)以朔望月周期遞移，水星標(biāo)16，金星標(biāo)18、火星標(biāo)20、木星標(biāo)22、土星標(biāo)24分別以各自的合日周期遞移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的時(shí)空計(jì)，其特征是其中透明的時(shí)日環(huán)緊貼于星月環(huán)上，而星月環(huán)上由內(nèi)緣向外緣分別以鏤空方式刻出代表月亮及各大行星的重復(fù)圖案，星月環(huán)內(nèi)部分別有一齒環(huán)，對(duì)應(yīng)于各弧或圓，齒環(huán)之色澤與星月環(huán)相同，唯每一齒環(huán)上均有一段鮮明色帶隨齒環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的時(shí)空計(jì)，其特征是其每一行星齒輪由同心的內(nèi)齒圈與外齒圈組成，外齒圈為一正圓，內(nèi)齒圈為一偏心曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的時(shí)空計(jì)，其特征是與行星齒輪的內(nèi)齒圈相嚙合并予以推進(jìn)的斜齒輪，緊接在一伸縮軸的端點(diǎn)上，此軸穿過(guò)一軟性彈簧、一管頭、一管尾及夾于其間的一蝸輪或斜齒輪中心，彈簧一端納于管頭內(nèi)，另一端抵住軸端斜齒輪的凸緣后方，凸緣前方則抵住內(nèi)齒圈的邊緣，伸縮軸截面為其所穿過(guò)的蝸輪中心孔均為相同的多邊形，使彼此可相互帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，伸縮軸也可在管頭，管尾及蝸輪中心孔內(nèi)輕松滑動(dòng)。
5，根據(jù)權(quán)利要求3所述的時(shí)空計(jì)，其特征是水星與金星的交替對(duì)應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的兩行星齒輪，其切換機(jī)構(gòu)包括一稍具彈性的離合桿210及連接其上的一離合輪208、一正轉(zhuǎn)齒盤(pán)268、一逆轉(zhuǎn)齒盤(pán)270及分布于各齒盤(pán)上方邊緣的若干短針272，此二盤(pán)上下重疊共軸并稍許傾斜，使下盤(pán)抬高邊緣的短針與上盤(pán)垂低另一邊緣的短針高度皆與離合桿的高度相等，兩朵六葉推片274，276分處兩側(cè)，一對(duì)分處兩邊的行星齒輪各于其下緣有一推桿278，當(dāng)其中一運(yùn)轉(zhuǎn)中的行星齒之推桿逐漸推轉(zhuǎn)一朵六葉推片時(shí)，可將離合桿推入一齒盤(pán)上的短針之間，齒盤(pán)及短針逐漸運(yùn)轉(zhuǎn)將離合桿帶往齒盤(pán)另一側(cè)，同時(shí)連于桿上的離合輪則脫離原嚙合處，再移于另一處相嚙合，使原運(yùn)轉(zhuǎn)中的行星齒輪停頓，而原停頓的行星齒輪開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn)。
專利摘要本實(shí)用新型時(shí)空計(jì)是一種可以追蹤顯示使用者所在之處，時(shí)間與空間變化狀況的儀表。其主要由盤(pán)面具24小時(shí)的計(jì)時(shí)鐘表部分和星圖盤(pán)、地圖盤(pán)，定緯盤(pán)等構(gòu)成，鐘表計(jì)時(shí)以石英電子電路控制，時(shí)針連同地圖盤(pán)、定緯盤(pán)一并轉(zhuǎn)動(dòng)，再通過(guò)星圖盤(pán)可指示日、月、各大行星，各星座的位置、月相、陽(yáng)歷、陰歷、世界各時(shí)區(qū)的時(shí)間等。此計(jì)的主要特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)在于能自動(dòng)且頗為完整充分地表達(dá)出時(shí)、空的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
文檔編號(hào)G04B19/22GK2256110SQ9522454
公開(kāi)日1997年6月11日 申請(qǐng)日期1995年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年10月25日
發(fā)明者汪仁虎 申請(qǐng)人:汪仁虎