专利名称：双稳态变色拨键算盘的制作方法
技术领域：
本发明涉及到一种被广泛使用的计算工具，尤其是珠算算盘。
算盘是一种计算工具，它集输入运算与显示于一体，并具有不用电、携带方便等许多优点，被人们长期而广泛地使用，但在使用中，每个算珠所呈现的颜色是一致的，读数是根据各个算珠的相对位置而判读的，所以算盘上呈现的结果不够醒目，易引起视觉疲劳，甚至误读。另外，算珠在操作时，易出现不到位及反弹回的“悬珠”现象，使结果数字可靠性降低。同时，普通算盘因其固有的结构，而只能水平放置使用，使操作及读数不便。传统的算盘清零装置，其清零按键装在算盘框架的外侧，操作时需张开手指与框架对压，因而不够方便。
91204862.X专利提到的变色算盘，采用了螺旋杆的技术，使算珠得以变色，但算珠操作不够灵活，且算盘不能倾斜放置。
91217138.3专利提到的双稳态拨键式变色算盘，采用了微型平行柱面镜双画面变色片技术，使算珠得以变色，但对观测角度敏感，使用不好适应。
91207675.5专利提到的变色算盘，采用了偏振片的技术，利用光学效应使算珠得以变色，但不支持算盘的倾斜操作，仍能产生“悬珠”现象。
本发明的目的就是在以上的基础上，彻底改变变色原理，并显著地提高操作的手感与实用性，使读数醒目可靠。本发明还提供了全新的操作方便的清零装置。双稳态结构使算盘可以倾斜使用及垂直使用，不产生“悬珠”现象。
本发明的结构及实现其功能的原理参照
如下图1 双稳态拨键式变色算盘外观效果图；图2 算盘未清零状态侧面透视图；图3 算盘清零状态侧面透视图；图4 支座条架立体结构示意图；图5 单键侧视图；图6 单键顶视图；图7 单键正视图；图8 单键立体结构示意图；图9 弹片、弹簧示意图；图10 清零装置侧视图；图11 清零机构局部立体结构图；图12 清零装置立体结构示意图；图13 变色原理示意如图1、图2、图3所示双稳态拨键式变色算盘由外框架(10)、下拨键(1)及上拨键(6)、清零装置(包括上清零推杆(22)、下清零推杆(23)、左清零按键(8)、右清零按键(9)、清零复位弹簧(28)等部件)、支座条架(21)等所组成。
为便于生产，该算盘的的底盘可以是一定数量支座条架(21)的组合，一把17位的双稳态拨键式变色算盘含有17个支座条架(21)，同理，一把15位的双稳态拨键式变色算盘含有15个支座条架(21)，各个相邻的支座条架(21)通过其定位销(19)、(20)相互插紧，支座条架(21)的两端分别固定在外框架(10)的下档(11)及上档(12)上。
对于一种五珠的算盘，每个支座条架(21)上安装4只下拨键(1)及1只上拨键(6)；同理，对于一种七珠的算盘，每个支座条架(21)上安装5只下拨键(1)及2只上拨键(6)；下拨键(1)及上拨键(6)可以是等同的结构，区别在于安装的方向相反，下拨键(1)的变色色标(5)在正面，而上拨键(6)的变色色标(7)在另一面。
下拨键(1)及上拨键(6)与支座条架(21)之间都安装有弹片(17)，弹片(17)提供拨键在其两种稳定位置时所需之弹力。
参照图4，对于小型算盘，支座条架(21)可以是弯曲弧形的；对于大型算盘(如教学算盘)，支座条架(21)可以是平直的。支座条架(21)上有5个(或7个)拨键支座(14)，拨键支座(14)的两端有安装拨键(1)或(6)所需的转轴(15)；拨键支座(14)的上端有安装弹片(17)或弹簧(40)或弹簧(41)一端用的V型槽(16)；各拨键支座(14)之间有限位加强梁(13)，该限位加强梁(13)可限制拨键的最大转动角度也可加强支座条架(21)的刚性；在支座条架(21)的下方有加强梁(18)及定位销(19)、(20)，定位销(19)、(20)为阴阳结构，相邻的支座条架(21)通过其定位销(19)、(20)相互插紧，以组成一定位数(11，13，15，17，21等位数)的双稳态拨键式变色算盘。
参照图5、6、7、8，双稳态拨键式变色算盘的下拨键(1)有两个倾斜的操作显示面(2)和(3)，这两个倾斜的操作显示面(2)和(3)的夹角可在10度到90度之间选择，对于一般用途，40度到60度即可满足使用要求。在操作显示面(2)上有凹陷的显示色标(5)，显示色标(5)可以是矩形、圆形、圆角矩形等几何图形；显示色标(5)可通过印刷或粘贴工艺制作；显示色标(5)的颜色与操作显示面(3)的颜色有明显的反差，比如黑与白；操作显示面(3)的颜色可以与下拨键(1)的键体颜色一致；上拨键(6)和下拨键(1)可以是等同的结构，区别在于安装的方向相反；上拨键(6)的显示色标(7)的颜色可以和下拨键(1)显示色标(5)的颜色一致或不一致；在下拨键(1)的两侧有两只固定臂(30)及(31)，在这两只固定臂(30)及(31)上有孔(32)、(33)，用以安装在支座(14)的转轴(15)上；为了美观及手感，下拨键(1)上端的两侧有两个小斜面(38)、(39)；为了固定弹片(17)或弹簧(40)或弹簧(41)在下拨键(1)内腔内的中心位置，下拨键(1)内腔内有两个斜面(35)、(36)，使弹片(17)或弹簧(40)或弹簧(41)的另一端顶在下拨键(1)内腔内的倒V形面(37)上；下拨键(1)的最大转动角度也设定在40度到60度内，尤其是等于操作显示面(2)和(3)的夹角；下拨键(1)的上端还有一凸起梁(4)，用于加强操作手感；下拨键(1)的固定臂(30)及(31)两侧开有缝(34)，相对地加长了固定臂，使拨键在安装时，其固定臂能充分张开。
如图9所示，弹片(17)为矩形的薄钢片或磷铜片，或S形的弹簧(40)或回形弹簧(41)。
如图10、11、12所示，双稳态拨键式变色算盘的清零机构含有上清零推杆(22)、下清零推杆(23)，他们通过其旋转轴(26)、(27)安装于算盘框架(10)上；在上清零推杆(22)及下清零推杆(23)的两端有齿牙(24)及(25)互相咬合而联动；在下清零推杆(23)的两端固定有左清零按键(8)及右清零按键(9)；在左清零按键(8)及右清零按键(9)下方有清零推杆复位弹簧(29)、(28)；上清零推杆(22)及下清零推杆(23)合拢时，它们充当算盘的梁。在产品中清零机构也可只设一个清零按键(8)或(9)。
如图13，双稳态拨键式变色算盘在倾斜使用时所用的倾斜支架(43)可以采用已知的一种结构，本说明不再陈述。
结合图2、3，双稳态拨键式变色算盘是这样工作的，双稳态拨键式变色算盘的下拨键(1)和上拨键(6)安装于拨键支座(14)上，弹片(17)能保持下拨键(1)和上拨键(6)在其极限位置的稳定性，所以该双稳态拨键式变色算盘能倾斜甚至垂直操作，并且其拨键在操作时未超过其行程一半时，下拨键(1)和上拨键(6)在其弹片(17)的作用下仍回到其原位，只有操作超过其行程一半时，下拨键(1)和上拨键(6)才在其弹片(17)作用下倒向另一个位置，所以该双稳态拨键式变色算盘不易出现“悬珠”现象。
当下拨键(1)和上拨键(6)的最大转动角度也设定在40度到60度时，尤其是等于操作显示面(2)和(3)的夹角时，不论下拨键(1)和上拨键(6)在两个极限稳定位置的哪个位置，有效的显示色标(5)或(7)在操作者视野里占的视角大，而无效的显示色标(5)或(7)在操作者视野里占的视角小，从而实现拨键的变色。
图13是一个观测实例示意，人眼(44)所能看到的显示色标(7)或(5)的视角在视角A或B内所占的比例很大，而人眼(44)所能看到的显示色标(5)的视角在视角C内所占的比例很小，结果人眼(44)能非常明显地看到一个数字“8”。其中安装于算盘(42)下部的倾斜支架(43)方便了操作及观测。在人眼(44)观测角度不理想时，双稳态拨键式变色算盘即使不能完全“变色”，但所观测到的对比度也是比较大的。垂直悬挂起来的双稳态拨键式变色算盘(如教学用)观测的效果也同理能获得。
图1的效果图反应了一把六位读数为“168168”双稳态拨键式变色算盘在距离人眼40厘米的情形。
结合图10、11、12，双稳态拨键式变色算盘的清零动作是这样实现的。当双稳态拨键式变色算盘需要清零时，人手指的作用力使清零按键(8)或(9)作逆时针转动而带动下清零推杆(23)作逆时针转动，其转动力矩通过齿牙(25)传递到齿牙(24)上，使上清零推杆(23)作顺时针转动，其结果是下清零推杆(23)将所有已进位的拨键(1)推到清零位置，而上清零推杆(22)将所有已进位的拨键(6)推到清零位置，并且清零装置的复位弹簧(28)、(29)被压缩；事实上这些拨键在被推得超过其一半行程时，这些拨键已能在其弹片的弹力作用下自动回到清零位置。如图3所示。当清零完成，人手指离开清零按键时，清零装置被压缩的复位弹簧(28)、(29)的作用力使清零按键(8)或(9)作顺时针转动而带动下清零推杆(23)作逆时针转动，其转动力矩通过齿牙(25)传递到齿牙(24)上，使上清零推杆(23)作逆时针转动，其结果是上清零推杆(23)与下清零推杆(23)合拢限位而停止。
上清零推杆(23)与下清零推杆(22)合拢后，它们充当算盘的梁。
除了弹片(17)及清零装置的复位弹簧(28)、(29)外，双稳态拨键式变色算盘的其它所有部件都可用塑料(如ABS)制造；大型算盘(如教学算盘)的框架(10)，清零推杆(22)、(23)、支座条架(21)还可以用木材、铝合金等材料制作，转轴(15)可用金属材料(钢)制作。
本双稳态拨键式变色算盘的使用方法，除了清零按键位置与普通算盘不同外，传统算盘的一切计算口诀及指法都适合。
权利要求
1.一种双稳态变色拨键算盘，由外框(10)、下拨键(1)、上拨键(6)、清零装置、支座条架(21)等组成，其特征在于A支座条架(21)的两端分别与外框架(10)的下档(11)和上档(12)固定；在支座条架(21)上固定有5个或7个拨键支座(14)，在拨键支座(14)上安装有下拨键(1)和上拨键(6)。B清零装置由上清零推杆(22)、下清零推杆(23)、左清零按键(8)、右清零按键(9)、清零复位弹簧(28)组成，其中，上清零推杆(22)与下清零推杆(23)通过旋转轴(26)、(27)安装在外框架(10)上；在上清零推杆(22)及下清零推杆(23)的两端有齿牙(24)、(25)互相啮合，下清零推杆(22)的一端固定有左清零按键(8)，另一端固定有右清零按键(9)，在左清零按键(8)和右清零按键(9)的下方分别固定有复位弹簧(28)、(29)。
2.根据权利要求1所述的双稳态变色拨键算盘，其特征在于在支座条架(21)的下方有加强梁(18)和定位销(19)、(20)，定位销(19)、(20)为阴阳结构，每相邻的支座条架(21)通过定位销(19)、(20)相互插紧固定，以组成一定位数的拨键式变色算盘。
3.根据权利要求1所述的双稳态变色拨键算盘，其特征在于拨键支座(14)的两端有固定安装下拨键(1)或上拨键(6)所需的转轴(15)，拨键支座(14)的上端有安装弹片(17)或弹簧(40)或弹簧(41)一端用的V型槽(16)，各拨键支座(14)之间有限位加强梁(13)。
4.根据权利要求1所述的双稳态变色拨键算盘，其特征在于下拨键(1)或上拨键(6)有两个倾斜的操作显示面(2)和(3)，在其中的一操作显示面上有凹陷的显示色标(5)或显示色标(7)，显示色标(5)、(7)的颜色与另一操作显示面的颜色有明显反差；在下拨键(1)或上拨键(6)的两侧有两只固定臂(30)及(31)，在两只固定臂(30)及(31)上有孔(32)、(33)，在下拨键(1)或上拨键(6)的两侧有两个小斜面(38)、(39)，其内腔有两个斜面(35)、(36)及倒V型面(37)，用于固定弹片(17)或弹簧(40)或弹簧(41)的另一端，在下拨键(1)或上拨键(6)的上端还有一凸起梁(4)。
5.根据权利要求1、4所述的双稳态变色拨键算盘，其特征在于下拨键(1)或上拨键(6)上的操作显示面(2)和(3)之间的夹角等于或近似于其转动的角度，角度的范围在10度～90度之间；角度的最佳范围在40度～60度之间。
6.根据权利要求1、4所述的双稳态变色拨键算盘，其特征在于下拨键(1)上的显示色标(5)与上拨键(6)上的显示色标(7)可以是矩形、圆形、或圆角矩形，其颜色与另一操作显示面可以黑色和白色区分；显示色标(5)与显示色标(7)的形状及颜色可完全一致或稍有差别。
7.根据权利要求1所述的双稳态变色拨键算盘，其特征在于上清零推杆(22)和下清零推杆(23)合拢时充当算盘的梁。
8.根据权利要求1、2所述的双稳态变色拨键算盘，其特征在于支座条架(21)可以是弧形的，也可以是平直的，一把双稳态变色拨键算盘可含有11、13、15、17或21个支座条架(21)，以构成11、13、15、17或21位的双稳态变色拨键算盘。
9.根据权利要求1所述的双稳态变色拨键算盘，其特征在于对于支座条架(21)上固定有5个拨键支座(14)的5珠式拨键算盘，则在拨键支座(14)上固定安装4个下拨键(1)和1个上拨键(6)；对于支座条架(21)上固定有7个拨键支座(14)的7珠式拨键算盘，则在拨键支座(14)上固定安装5个下拨键(1)和2个上拨键(6)。
10.根据权利要求1所述的双稳态变色拨键算盘，其特征在于其算盘部件可用塑料(如ABS)，木材或金属材料制成。
全文摘要
本发明属于一种计算工具,它是对目前传统算盘的改进,它继承了传统算盘的全部优点外,采用了摆动式的带有色标的拨键代替了传统算盘的算珠,使运算结果醒目易读,而双稳态的结构使算盘运算更加可靠,并可倾斜及垂直使用。另外本发明使传统算盘的清零装置得到了改进,两个清零键在上面,并且左右清零键都可使用,使用更方便。本发明结构巧妙紧凑,成本低,有广泛的市场。
文档编号G06C1/00GK1171572SQ97111060
公开日1998年1月28日 申请日期1997年5月29日 优先权日1997年5月29日
发明者符晓友 申请人:符晓友