专利名称：电动卷筒式投影器动感仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于教学仪器设备。
目前，已有的电动投影器动感仪，应用莫尔条纹原理，采用平板框安装活动条纹光栅片自动做慢进快退的往复运动，使教学图案内容的条纹动感投影片产生移动变化的莫尔条纹，基本能持续地产生动感效果。比以前电动推进，手动退回的动感仪，有所改进，但也存在以下缺陷1、它的平板框前后运动均伸出仪器主体之外很长，稍遇外界障碍(例如投影器支杆，教师手或手臂，其它教具等)就会停止运动，使仪器发生故障。若将平板框封闭起来，又使机体过长，已不便在投影器台面上安放。2、它的平板框是靠摩擦轮摩擦推进的，正压力过小，则摩擦轮对平板框的摩擦推力不足，不能推动平板框移动；正压力过大，也同时增大了平板框与导轨间的摩擦力，使平板框不能沿导轨滑移，正压力大小难于调节适当，经常发生故障。3、它的平板框由慢进到快退的转变是靠电机压轮所带的运动滑柱与机架上固定的静止滑柱接触滑动(相当于变形的凸轮机构)，抬起摩擦轮(连同电机)，让弹簧快速拉回平板框来实现的；快退后的再次缓进，要等待两滑柱脱离接触，使摩擦轮落下后才能实现。由于电机转动极为缓慢(1转/分)，就使摩擦轮抬起时间的长短极难调节；静止滑柱稍高一点点，则摩擦轮抬起时间过长，平板框退至始点后，摩擦轮尚末落下，平板框不能立即缓进，仪器动感效果中断较长时间；静止滑柱稍低一点点，则摩擦轮抬起的时间过短，摩擦轮过早落下，平板框退至中途就又被摩擦轮推动缓进，提前到达终点而停止，使仪器动感效果中断更长时间。一次次提前推进累积起来，甚至使平板框很少有缓进余地，仪器已无法工作。既使一时调修合适，由于运输、搬挪等振动原因，稍稍改变了一些零部件相关的间隙，例如电机轴的串动，电机架板的变形，架板绞键的串动等等，都相当于改变了静止滑柱的相对高度，因而旧病复发，重生故障。总之，做为一种课堂演示用的教学仪器，存在这样多的故障因素，性能极不稳定，极不可靠，不但工厂难于批量生产，更使普通教师难于调修和掌握。随时发生的故障，都直接影响课堂演示教学效果，甚至影响教学秩序。4、另外，上述电动投影器动感仪，为使运动光栅与静止动感投影片画面同时清晰而采取的措施，并没有达到它予期的目的它取消了动感投影片的边框后，仅用夹板夹住投影片一端，期望其余部位平展在运动光栅上与之无间隙地密接。事实上，用夹板夹住一端，由于夹板本身具有一定厚度，又设在平板光栅之上，在临近夹板的一段距离内不可避免地存在甚大的间隙；由于它仅夹住投影片一端，任投影片其余大部取自由状态，结果投影片的边边角角甚至大面积画面随意翘曲(特别是在投影器强光照热之后)形成随机的过大的间隙，恰恰背离了它原来的期望。
本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种结构合理紧凑，控制机构准确无误，制造容易，调试简单，使用方便，性能稳定可靠，无故障，投影动感效果好，实用性强的电动卷筒式投影器动感仪。
该仪器摒弃了前述光栅的平板框，采用进退两个卷筒卷动光栅胶片带往复运动，使仪器结构紧凑，整机封闭，无向外伸展的运动部件；该仪器摒弃了摩擦传动方式，采用电机通过驱动销直接拨动卷筒转动，因而传动可靠；该仪器摒弃了前述毛病百出的控制机构，用单方向相对移动凸轮推动顶杆，带动拨销滑移，来控制电机与卷筒传动的离合，从而实现无故障、无间歇的往复转动的转换；该仪器摒弃了前述单端夹板夹片器，采用压片框四周压紧投影片而真正实现投影片与运动光栅的全面密接。
本实用新型结构合理紧凑，性能稳定可靠，制造容易，操作简便，可配用多种莫尔条纹教学软片，使普通教学投影器产生形象生动的动感效果，广泛适用于大、中、小学及职业教育、幼儿教育等教育部门。
以下对照附图对本实用新型做详细说明。
图1为本实用新型的外观立体示意图。
图2为仪器内部主要机件的装配示意图。(相当于图1拆去底壳1，罩壳2，动感投影片3，压片框4，以及托片框29等的俯视图。)图3为电机曲柄12的立体示意图。
图4为顶杆拨销14的立体示意图。
图5为图2的A-A局部仰视示意图。
图6为图2的B-B剖面示意图。
图7为图1的A-A局部剖面示意图。(拆去托片框29)图8为图1的B-B局部剖面示意图。
各图中标记为底壳1，罩壳2，动感片3，压片框4，缓进卷筒轴5，阻尼扭转弹簧6，缓进卷筒7，左滑辊8，光栅胶片带9，滑槽曲柄10，顶杆复位压缩弹簧11，电机曲柄12，慢转电机13，顶杆拨销14，凸轮限位销15，凸轮轴16，凸轮复位扭转弹簧17，单向凸轮18，速退右旋扭转弹簧19，右滑辊20，速退左旋扭转弹簧21，速退卷筒轴22，速退卷筒23，电机曲柄12的驱动销部位24，顶杆拨销14的拨销部位25，顶杆拨销14的尖端部位26，软塑弹性压爪27，压片框轴28，托片框29。
见图2，缓进卷筒7、滑槽曲柄10，与缓进卷筒轴5固定连接。速退卷筒23，固定连接在速退卷筒轴22上。电机曲柄12固定连接在慢转电机13的输出轴上。
见图2及图6，光栅胶片带9的两端分别粘牢在缓进卷筒7和速退卷筒23上，反方向卷紧，并张紧在左滑辊8和右滑辊20上。当缓进卷筒7被驱动作逆时针转动时(顺时针、逆时针方向是对图6而言，下同)，卷动光栅胶片带9，使其在两滑辊8、20上平直段缓慢向左移进，并使阻尼扭转弹簧6逐渐放松；同时拖动速退卷筒23也做逆时针转动，释放光栅胶片带9，并使速退扭转弹簧19、21逐渐更加卷紧。当缓进卷筒7与慢转电机13的驱动脱离时，速退扭转弹簧19、21就以其弹性恢复力矩带动速退卷筒23迅速顺时针转动，并卷动光栅胶片带9，使其在两滑辊8、20上的平直段快速向右退回，同时拖动缓进卷筒7也做顺时针转动，释放它卷起的光栅胶片带9。阻尼扭转弹簧6在退片过程中，起逐渐增大的阻尼作用，保持光栅胶片带9始终处于张紧状态，并减小反转停止时的振动。设计使阻尼扭转弹簧6的最大扭矩远小于速退扭转弹簧19、21的最小总扭矩，因而不至于阻止退片动作。当两个卷筒7、23顺时针快速转过近360°时，缓进卷筒7再次被驱动，开始下一周期的动作。
这样，既实现了光栅胶片带9慢进快退的动作，又使仪器结构紧凑，占据空间小，便于封闭于机壳内，(仅留通光窗口，如图1所示)不至因外伸活动部件触及外界障碍而发生停机故障。
见图5及图2。当慢转电机13带动电机曲柄12逆时针转动，电机曲柄12上的驱动销24拨动顶杆拨销14上的拨销25，从而带动滑槽曲柄10转至如图5位置时，单向凸轮18受凸轮限位销15的限制已不能顺时针转动。顶杆拨销14即被单向凸轮18的斜弧凸轮面逐渐顶动向左滑移。当顶杆拨销14左移至其拨销25与电机曲柄12的驱动销24错开时，滑槽曲柄10就迅速被速退扭转弹簧19、21的弹性恢复力矩顺时针转回近360°。此间，滑槽曲柄10滑槽内的顶杆拨销14已被顶杆复位压缩弹簧11向外推至原位。直至顶杆拨销14的拨销25又接触到电机曲柄12的驱动销24，立刻重被驱动做逆时针缓慢转动，就开始下一个周期的动作。由于单向凸轮18可绕凸轮轴16做逆时针转动，所以，不妨碍顶杆拨销14的尖端26做顺时针转动，当顶杆拨销14的尖端26被驱动做缓慢逆时针转动时，单向凸轮18受凸轮复位扭转弹簧17的弹性恢复力矩作用也跟随其后做顺时针转动，直至受到凸轮限位销15的限制而停止，准备好下一周期再单方向起到相对移动凸轮的作用。
这样，就顺利实现了光栅胶片带9慢进快退的无间歇的互相转换。进而，由于可以方便地设计适当的单向凸轮18的斜弧凸轮面的升程，使它大于顶杆拨销14所需要的退程(例如大2mm)，就完全允许单向凸轮18，顶杆拨销14及相关零件有较大的制造和安装误差，既使再有少量的变形和磨损，也无碍于光栅胶片带9顺利完成慢进快退的互相转换，完全不需调节，也不会发生中途停顿的故障。因为在这种机构下，转换时间的少许提前或推后，仅稍许改变两个卷筒7、23已卷起的光栅胶片带9无效部分的长度而已。
而且，驱动力的主要传递过程中摒除了摩擦传动方式，因此完全避免了摩擦传动带来的种种故障。
见图1，为实现动感片3与光栅胶片带9的真正全面密接，该仪器采用压片框4，从四周全面压住动感片3。
见图7，让动感片3的有效部分落在压片框4矩形窗口的长边范围内，压片框4两短边下装有软塑弹性压爪27，软塑弹性压爪27将矩形动感片3的两个短边边缘压紧在罩壳2的低落台阶沿上，在压片过程中并对动感片3稍有拉伸的分力，利于动感片展平。
见图8，在另一方向上，也使动感片3的有效部分落在压片框4的矩形窗口短边范围内，压片框4的两长边下也装有软塑弹性压爪27，将动感片3的两长边边缘压紧在托片框29上，同样在压片过程中对动感片3稍有拉伸的分力，也利于动感片3的展平。
设计使罩壳2的低落台阶沿和托片框29承载动感片3的表面与张紧在两滑辊8、20上的光栅胶片带9接近等高，就实现了动感片3与光栅胶片带9的全面可靠密接，避免了动感片翘曲引起图像与光栅条纹不同时清晰的蔽端。
以下结合
本实用新型一具体实施例如图1～8所示光栅胶片带9，长860mm，宽140mm，厚0.1mm，中段长480mm内印制横向光栅条纹，条纹密度为24对线/cm。动感片3长235mm，宽163mm，居中长170mm，宽130mm有效面积上印制莫尔条纹图案。压片框4其通光窗口长170mm，宽130mm，用工程塑料注塑制成。缓进卷筒7和速退卷筒23用外径Φ40mm长152mm，壁厚2mm的工程塑料园筒与工程塑料端堵镶嵌加粘结制成。缓进卷筒轴5长182mm，速退卷筒轴22，长186mm，均Φ6mm，冷拔钢制。上述两轴四处轴瓦，黄铜制，长4mm，内径Φ6mm，外径Φ10mm。左右两滑辊冷拔钢制，长152mm(不计端轴)，Φ6mm。阻尼扭转弹簧6，用Φ0.8mm碳素弹簧钢丝绕制，有效圈数9圈，左旋，中径20mm。速退扭转弹簧19、21，用Φ1mm碳素弹簧钢丝密绕，有效圈数7圈，中径Φ20mm，左旋右旋各一。底壳1，罩壳2，滑槽曲柄10，顶杆拨销14，单向凸轮18，电机曲柄12，托片框29，均以工程塑料注塑制成。软塑弹性压爪27用软质塑料注塑制成。顶杆复位压缩弹簧11，凸轮复位扭转弹簧17，用Φ0.3mm碳素弹簧钢丝制做。慢转电机13采用交流220V微型(3W)慢转(1转/分)单旋向高扭矩同步电机。与两卷筒轴5、22及慢转电机13轴固定连结的零件，均采用园锥钢销钉连接加粘固。凸轮轴16，凸轮限位销15，压片框轴28，均用Φ2mm车条钢制做，安装后热烫塑封。图2所示零部件以及电源开关，指示灯等，均安装在底壳1上，上部整体用罩壳2封闭于机壳内。整机外形尺寸约为长300mm，宽250mm，高65mm，机壳主体高约54mm。
将该动感仪放在投影器台面上，接通电源，打开电源开关，掀开压片框4，放入教学图案投影动感片3，再合上压片框4，调节好投影方位和焦距，即可自动演示出莫尔条纹片的动感效果，在投影银幕上观察到图案中广义流体徐徐流动的生动情形。
权利要求1.一种具有移动光栅的电动卷筒式投影器动感仪，其特征是由慢转电机13驱动缓进卷筒7卷动光栅胶片带9缓慢移进；再由速退扭转弹簧19、21的弹性恢复力矩卷动速退卷筒23从而卷动光栅胶片带9迅速退回；通过顶杆拨销14和单向凸轮18控制慢转电机13与缓进卷筒7的离合，来控制光栅胶片带9慢进快退无间歇的互相转换，使动感片3自动持续形成莫尔条纹移动变化的动感效果。由底壳1、罩壳2、动感片3、压片框4、缓进卷筒轴5、阻尼扭转弹簧6、缓进卷筒7、左滑辊8、光栅胶片带9、滑槽曲柄1 0、顶杆复位压缩弹簧11、电机曲柄12、慢转电机13、顶杆拨销14、凸轮限位销15、凸轮轴16、凸轮复位扭转弹簧17、单向凸轮18、速退右旋扭转弹簧19、右滑辊20、速退左旋扭转弹簧21、速退卷筒轴22、速退卷筒23、软塑弹性压爪27、压片框轴28、托片框29组成。(24为电机曲柄12的驱动销部位、25为顶杆拨销14的拨销部位、26为顶杆拨销14的尖端部位)
2.按权利要求1所说的电动卷筒式投影器动感仪，其特征在于缓进卷筒7和速退卷筒23外径为30mm-50mm，长度为140mm-180mm，慢转动时卷筒边缘的线速度为90mm/分-150mm/分。
3.按权利要求1所说的电动卷筒式投影器动感仪，其特征在于光栅胶片带9长为400mm-1000mm，宽130mm-210mm，厚0.05mm-0.15mm，用透明投影胶片带制成，全长或其中段300mm-500mm内印制横向光栅条纹，条纹密度为6-40对线/cm。
4.按权利要求1所说的电动卷筒式投影器动感仪，其特征在于光栅胶片带9两端粘牢在缓进卷筒7和速退卷筒23上，反方向卷紧，并张紧在左滑辊8和右滑辊20上。
5.按权利要求1所说的电动卷筒式投影器动感仪，其特征在于缓进卷筒7和速退卷筒23的缓慢转动依靠慢转电机13的驱动，快速反转依靠速退右旋扭转弹簧19和速退左旋扭转弹簧21的弹性恢复力矩带动。
6.按权利要求1所说的电动卷筒式投影器动感仪，其特征在于阻尼扭转弹簧6在退片时起张紧光栅条纹带9的作用。
7.按权利要求1所说的电动卷筒式投影器动感仪，其特征在于缓进卷筒7和速退卷筒23正、反转的转换依靠电机曲柄12的驱动销24与顶杆拨销14的拨销25的离、合来完成。
8.按权利要求1所说的电动卷筒式投影器动感仪，其特征在于电机曲柄12的驱动销24与顶杆拨销14的拨销25的离合依靠顶杆拨销14的进退来实现顶杆拨销14后退，其拨销25与电机曲柄12的驱动销24错开，使它们分离；顶杆拨销反转一周过程中前进复位，再使它们接触而接合。
9.按权利要求1所说的电动卷筒式投影器动感仪，其特征在于顶杆拨销14的后退动作依靠单向凸轮18的斜弧面推动顶杆拨销14的尖端26完成；顶杆拨销14的前进复位靠顶杆复位压缩弹簧11的弹性恢复力完成。
10.按权利要求1所说的电动卷筒式投影器动感仪，其特征在于单向凸轮18受凸轮限位销15的限制，单方向起到相对移动凸轮的作用；反方向时可以绕凸轮轴16转动足够角度，不防碍顶杆拨销14的尖端26反转。单向凸轮18受凸轮复位扭转弹簧17的弹性复恢力矩的作用而复位。
11.按权利要求1所说的电动卷筒式投影器动感仪，其特征在于单向凸轮18的斜弧面的升程比顶杆拨销14为使驱动销24和拨销25错开所需要的退程大0.5mm-3mm。
12.按权利要求1所说的电动卷筒式投影器动感仪，其特征在于动感片3的有效图案尺寸为长150mm-180mm，宽120mm-140mm，居动感片3中部，动感片3的尺寸大于有效图案相应尺寸10mm-100mm。
13.按权利要求1所说的电动卷筒式投影器动感仪，其特征在于压片框4下面安装软塑弹性压爪27,4-20个。
14.按权利要求1所说的电动卷筒式投影器动感仪，其特征在于；动感片3的有效图案部分与光栅胶片带9之间的间隙为0-0.5mm。
专利摘要本实用新型属教学仪器设备,主要由光栅胶片带9,缓进卷筒7,速退卷筒23,速退扭转弹簧19、21,滑槽曲柄10,顶杆拨销14,单向凸轮18,电机曲柄12,慢转电机13,动感片3,压片框4等组成。它以卷片方式实现光栅胶片带9慢进快退无间歇的自动转换;它以压片框4四周压住动感片3,实现光栅胶片带9与动感片3的密接。本实用新型结构紧凑,性能可靠,制造容易,使用方便,配用多种教学动感片,可使普通投影器的投影图案自动持续产生莫尔条纹动感效果。适用于大、中、小学及其它教育部门。
文档编号G09B5/02GK2340038SQ9720999
公开日1999年9月22日 申请日期1997年2月21日 优先权日1997年2月21日
发明者顾彦, 王冬梅 申请人:东北师范大学