专利名称：机械计算器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械计算器，特别是可用作儿童玩具，为小学低年级学生教学用的教具的机械结构的计算器。
在先有技术中，有一些适宜于儿童作基本运算的电子计算器，但还没有本实用新型所提供的这种机械结构的计算器。
本实用新型的目的是提供一种能作基本运算(加、减、乘、除、乘方等)的机械式计算器，将儿童玩具与智力开发结合起来。当儿童作完一道数学题后，运算答案可以由儿童用双手按动琴键式的数字键来判断正确与否，只有当答案正确时，才能做下一道题。使儿童在玩的同时，又学到了数学知识。并且培养儿童积极思考的能力，不象电子计算器能立即显示答案，本计算器所提供的验算功能，使得儿童在运算错误时，还能继续思考，直至做对这道题。
本实用新型的计算器基本上用塑料制成。其包括一个可拆卸地安装在底座上的外壳，外壳上部有二个平行并列设置的视窗，左视窗显示算式，右视窗可以显示答案，答案由遮板遮住，在不得已时才可打开遮板看到答案，左视窗由另一块遮板遮住的算式，它的答案与显示出来的算式的答案一样；外壳下部有一个使数字按键突伸出的长槽。打开外壳，在底座上安装的本计算器可以分成传动部分，显示部分，执行机构。本实用新型的计算器的传动部分包括一个可以绕轴转动的，安装在固定在底座上的左右支架上的转动件。该转动件是由成一体的，同心的滚轮，棘轮和位于二者中间的滚筒组成，在滚筒的二个侧面上，滚轮和棘轮上，各自在互为同心的，半径相同的圆的圆周上等距离分布72个小孔。在滚筒外圆表面上设置有72组代表72个答案的凸状物，每个答案的凸状物在互相平行的，平行于纵长轴线的方向上等距离分布。将上述滚筒外表面，沿垂直于上述纵长轴线方向，分成十等分，依次分别表示1、2、3、4、5、6、7、8、9坯0的十个数字的凸状物的所在位置。当具有72个齿的棘轮运转一个齿时，上述滚轮，棘轮及滚轮上的凸状物与之同步运动，转过5度，在滚轮上的凸状物将前一组转过去，代表即将运算的算式的答案的数字的凸状物将位于连杆尖咀的上方。本实用新型的显示部分由压在塑料卡片上的压条；左侧显示算式的卡片；右侧显示答案的卡片组成。左侧的72张塑料卡片的正面和反面上都标示算式，每相邻的二张卡片，象书一样被打开成上部和下部时，每二张卡片的这两个相对面的算式不一样，但答案一样。可转动地安装在滚轮和滚筒左侧的小孔上。右侧的塑料卡片的正面标示与左侧算式相对应的答案，其反面是图案，塑料卡片可转动地安装在滚筒右侧和棘轮的小孔上。当棘轮转过一个齿时，转动件转动使塑料卡片随之越过压条上的箭头，翻过去一张，此时左侧显示另二道算式，右侧显示另一张图及对应的答案。本实用新型的执行机构包括十个分别标示1、2、3、4、5、6、7、8、9、0数字的键；十个安装在底座连杆支承座上的，可以绕轴转动的连杆；一个与连杆同轴安装的档板；棘爪组成。上述十个连杆分别与上述十个键一一对应地装配在一起，当按动代表正确答案的数字的键时，连杆压缩与之配合的位于底座凹槽内的弹簧，使连杆绕轴转动，连杆的另一端上的尖咀上翘，连杆的侧边与档板的卷边接 触，使档板摆动。可转动地安装在档板一侧的杆上的，由弹簧拉住的棘爪随着档板的摆动，顶着棘轮上的一个齿，使棘轮转动一个齿。整个转动件的转动，使位于滚筒上的正对着相应连杆尖咀上方的，代表正确答案的数字的凸状物转到翘起的尖咀的下方，把手从键上移开，键复位，与上述键相连的连杆也复位，连杆一端的尖咀也回到原来位置。代表新算式的答案的数字的凸状物位于与其对应的连杆的尖咀的上方。
本实用新型的机械结构的计算器的优点是将儿童玩具与开发智力相结合，培养儿童独立思考，积极思维的能力。用按动琴键的方式来回答每道算式，答案正确可以接着解答下一道题，如果答案错了，则可以接着思考，直到对了为止，同暂也可以参考正确的答案。
本实用新型的机械结构的计算器的另一优点是其由上述结构提供了一种判断答案正确与否的功能，而不象电子计算器直陈答案。并且本计算器给儿童出了140道题，还可以变换其他题目，只须儿童运算即行，不象电子计算器还须由儿童将每道算式在显示屏上按出，并且时常会出错。
本实用新型的机械结构计算器由塑料制成，成本低，便于大批量生产，轻便，造型美观。
现参照附图以及实施例，对本实用新型的机械结构的计算器作一详细描述。
图1是本实用新型的计算器的外观轴测图；图2是本实用新型的计算器的外壳的轴测图；图3是本实用新型的计算器的主体轴测图；图4是本实用新型的计算器的传动部分和显示部分的零部件拆开图5是本实用新型的计算器的底座俯视图；图6是本实用新型的计算器的执行部件的俯视图；图7是本实用新型的计算器的执行部件按图6的A－A线剖切的右视图；图8是本实用新型的计算器的一个实施例，在按动键时，执行机构的俯视图；图9是本实用新型的计算器执行机构按图8中的A－A线剖切的右视图；
图10是本实用新型的计算器的棘轮，棘爪工作视图。
图1为本实用新型的机械式计算器的外观轴测图。该计算器的外壳(1)和底座(10)都用塑料制成。在外壳(1)的上部有两个左右并列设置的视窗(4、5)，左视窗(5)显示算式，右视窗(4)显示答案。如图中所示，左视窗(5)显示的算式是“54－18”或者是“9×4”，它们的答案都是“36”，按动标有数字“3”的键(43)及一个标有数字“6”的键(46)。答案正确，左视图(5)将显示另二道算式题，右视窗(4)会显示相应答案。如果操作者运算错误，比如上述算式“54－18”得出的答案为“35”，操作者按动键(43和45)，则视窗内显示的算式和答案不变。
结合图2的本实用新型的外壳(1)来看，可见在每个视窗(4、5)的二侧，各有二个凸耳(2)，其中心各有二个小孔。遮板(6、7)将视窗的一半遮住，遮板(6、7)一端二侧的二个小凸起可插入凸耳(2)的小孔中，使遮板可以绕上述小凸起转动，随意遮住视窗(4、5)的上半部或下半部。见
图1，可以任意选择视窗(5)的上部算式或下部算式进行运算。该上、下部算式答案是一样的。如下部算式“9×4”，答案与上部算式“54－18”一样是“36”。在运算时，遮板(6)遮住视窗(4)的下半部，答案被遮住，可见上半部的图案。如果一直算错，欲知答案可向上翻起遮板(6)。每个视窗(4、5)上都安置透明片(8、9)。外壳(1)上的长槽(3)使本计算器的键(41、42、43、44、45、46、47、48、49、50)从中伸出。使儿童按动键时，运用左、右手，尤如弹钢琴一般，提高了儿童的兴趣，动脑又动手。
从图3至图9可见，本实用新型的机械结构的计算器包括一个执行机构，一个传动部分，和一个显示部分。
上述执行机构包括键(41、42、43、44、45、46、47、48、49、50)；连杆(71、72、73、74、75、76、77、78、79、80)；弹簧(51、52、53、54、55、56、57、58、59、60)；档板(19)(见图6)；以及棘爪(22)。上述键(41、42、43、44、45、46、47、48、49、50)的上表面上分别标有数字1、2、3、4、5、6、7、8、9、0。每个键内部有一凹槽(见图7、8、9)，分别与连杆(71、72、73、74、75、76、77、78、79、80)一端的上凸起(91、92、93、94、95、96、97、98、99、100)固定装配，连杆的与上述上凸起相对的下凸起(101、102、103、104、105、106、107、108、109、110)分别插入位于底座前凸台(15)的凹槽(61、62、63、64、65、66、67、68、69、70)中的弹簧(51、52、53、54、55、56、57、58、59、60)中。连杆(71、72、73、74、75、76、77、78、79、80)的另一端等距间隔地，位于与计算器的纵长轴线垂直的方向上，分别置于底座的连杆支承座(82)的槽中。按动键时，连杆的一端往下压缩弹簧，连杆可以绕轴(20)转动(见图9)。连杆另一端的侧边(121)推动档板(19)，使档板(19)绕同轴(20)摆动，档板(19)包括一根杆(85)，上述杆(85)在档板(19)靠近键(41)一端处固定连接，其另一端从档板(19)一侧孔中延伸出。杆(85)的延伸端安装着可绕其转动的棘爪(22)，棘爪(22)由弹簧(23)拉住，弹簧(23)的另一端固定在底座(10)的固定柱(11)上。棘爪(22)将执行机构的运动传递到传动部分的转动件(24)的棘轮(25)上的一个齿(26)上。每算完一道题，同时按下与答案数字相应的键，如果答案正确，棘轮按图3中所示方向由棘爪(22)推动，转过一个齿。
上述传动部分从图4的部件拆开图中可清楚见到，其包括固定在底座(10)上的一个左支架(28)和一个右支架(29)；转动件(24)可以绕固定在左支架(28)和右支架(29)上的轴(90)转动；限位片(17)与棘轮(25)的一个齿相接触；该限位片(17)是由金属片弯成直角状制成，其另一端固定在限位片支座(12)上。从图4可见，转动件(24)包括一个有72个齿的棘轮(25)；一个滚轮(34)位于与棘轮(25)的相对一端，一个位于棘轮(25)和滚轮(34)中间的滚筒(84)。该滚筒(84)，滚轮(34)和棘轮(25)之间的轴筒(123、124)将它们连成一体，它们与转动件(24)的中心通孔(125)同心。转动件(24)可以绕支撑在左右支架(28、29)上的轴(90)转动。在棘轮(25)，滚筒(84)的二个侧面以及滚轮(34)上，各自在与它们同心的，半径相同的圆周上均匀分布72个小孔。棘轮(25)上的每个小孔(38)与滚筒(84)右侧面上的每个小孔(36)一对应，并与滚轮(34)上的每个小孔(37)，与滚筒(84)左侧面上的每个小孔(35)一一对应，上述对应的小孔是在平行于转动件(24)纵长轴线方向的同一连线上。使在显示位置的左侧卡片上的算式与右侧卡片上的答案一一对应。滚筒(84)外表面上的凸起物(31、32)也是绕圆周方向均等分成72行，表示一个答案的不同位数上的数字的凸起物位于一行，每行凸起物是位于平行于转动件(24)的纵长轴线的方向上。在垂直于纵长轴线的方向上，将滚筒(84)外表面从左至右均分成十等分，依次分别表示代表1、2、3、4、5、6、7、8、9、0的十个数字的凸起物的所在位置。
上述本计算器的显示部分包括左、右侧的塑料卡片(16、18)和压条(30)。左侧卡片(16)上显示算式，每相邻的两张卡片的相对面上的算式是不同的，但答案相同，与每二道算式对应的是右侧卡片上的答案，右侧卡片(18)与左侧卡片(16)数目相同，按照本计算器的较好实施例左右侧各有72张卡片。上述卡片的二端小凸起插入对应的小孔中，使卡片可以翻转。压条(30)固定在支架(28、29)的方孔(86、87)上，压条(30)包括二个箭头(125、126)，其顶端稍稍压住卡片(16、18)的上部，使其不会翻过去，而只有当棘轮转过一齿时，卡片(16、18)才会越过箭头(125、126)的顶端翻转。于是，在左侧显示算式的卡片(16)上又会出现二道新的算式以及与其对应的右侧卡片(18)上的答案。
本实用新型的机械计算器具有验算的功能，当操作者进行运算后，按动相应自己算出的答案的数字的键，如果显示部分出现新的算式题，则表示上道题运算正确，如果显示部分的左侧卡片上仍是刚才运算的题，则表示答案错误，希望操作者重新计算，直至按下代表正确答案的数字的键时，才能进行其他算式的运算。这种验算功能是由本计算器的上述连杆(71、72、73、74、75、76、77、78、79、80)一端的尖咀(111、112、113、114、115、116、117、118、119、120)与滚筒(84)上的凸起物之间的相对位置的变化来实现的。由于显示的每二道算式是同一个答案，代表该答案的数字的凸起物(31、32)总是与相应的连杆一端的尖咀接触，位于其上方。如果答案正确，按动相应的键，使对应的连杆动作，连杆一端的尖咀翘起，其侧边推动档板(19)摆动，使绕杆转动的棘爪推动棘轮(25)转过一齿，位于尖咀上方的凸起物随之转到尖咀下方，左、右侧卡片各自随转动件(24)的转动而翻转，呈现二道新的算式及对应答案。如果答案错误，按错键则代表正确答案的凸起物顶住相应连杆的尖咀上方，使转动件(24)无法转动。显示部分的卡片保持原样。
图4为本实用新型的机械计算器的传动部分与显示部分的构件拆卸图，其中卡片(16、18)分别表示左、右二侧相邻卡片的正、反面。其他卡片不一一示出。
图5为本计算器的底座(10)的俯视图。可以清楚地看见底座(10)包括安装弹簧(51、52、53、54、55、56、57、58、59、60)的对应的十个凹槽(61、62、63、64、65、66、67、68、69、70)均布在前凸台(15)上；连杆支承座(82)上有均布的与本计算构纵长轴线方向垂直的十个槽(131、132、133、134、135、136、137、138、139、140)，可分别安置连杆(71、72、73、74、75、76、77、78、79、80)，连杆支承座(82)的二端有置放轴(20)的通孔(127、128)四个安装左、右支架(28、29)的螺孔(141、142、143、144)；固定弹簧(23)的，上有螺孔(145)的固定柱(11)；带有螺孔(127)的限位片支座(12)，限位片(17)安装在上面；在凸台(14、13)上的螺孔(129、130)，凸起(146、147)用作底座(10)与外壳(1)的组装。使本计算器的外壳(1)易于从底座(10)上拆下。
见图6，图7为本实用新型的机械计算器未按动键时，执行机构的示意图。这时以连杆(78)为例，可见档板(19)的卷边(83)未与连杆(78)的侧边(121)相接触，这是每个连杆处于静止状态时，即相应键没有被按动时的状态。
见图8、图9可以清楚地看到，只有当键被按下后，相应连杆才能与档板(19)的卷边(83)相接触，并推动档板(19)绕轴(20)摆动，带动棘爪(22)推进棘轮(35)转过一个齿(见
图10)。
现参见图8、图9、
图10和图3，对本计算器的一个应用实施例作一说明。从图3可见，左侧卡片上显示算式“24－6”，下边卡片上显示算式“2×9”，它们的答案为右侧卡片上显示的“18”。当然当外壳(1)安装好后，参见
图1，右侧视窗(4)则遮板(6)可以档住答案，显示出图案，而左侧视窗(5)上的遮板(7)档住其中一道题，可以先对显示的那道算式进行计算，再翻转遮板对下方算式进行计算。现参见图8、图9，如果算出答案为“18”，则按动标有数字“1”的键(41)，和同时按动标有数字“8”的键(48)。这时与键(41、48)相连接的连杆(71、78)压缩在其下方的弹簧(51、58)，连杆(71、78)绕轴(20)转动，推动档板(19)绕同一轴(20)摆动。在图9中可见连杆(78)的侧边(121)与档板(19)的卷边(83)接触。连杆(71)的侧边(121)也同样，与档板(19)的卷边(83)接触。使得可转动地安装在档板(19)的杆(85)上的，由弹簧拉住的棘爪(22)顶着棘轮(25)转过一个齿(26)(见
图10)。从图3可见，滚筒(84)上的与答案对应的凸起物(31、32)正对着相应连杆(71、78)的尖咀(111、118)上方。见图8、图9，在按动键(41、48)之后，连杆(71、78)的尖咀(111、118)翘起，当棘轮转动时，由尖咀(111、118)不再顶住在滚筒(84)上位于“1”和“8”位置处的凸起物(31、32)，所以棘轮(25)可以转过一齿，凸起物(31、32)也随之转到尖咀(111、118)的下方。随着转动件(24)的转动，左、右二侧上方的卡片越过压条(30)的箭头(125、126)翻转。左侧显示出另二道算式“28＋26”，和“6×9”，与其对应的右侧卡片上标出答案“54”。从图3中可见滚筒(84)上的代表答案“18”的数字的凸起物的上面一行，凸起物在“5”和“4”的位置处。接着如果卡片翻转，则将在左侧卡片上显示这样的二道算式“72÷9”，和“2×4”，与其对应的右侧卡片上显示答案“8”。从图3中可见在凸起物“5”和“4”这一行的上面一行，凸起物在“8”的位置处。可见算式答案与滚筒(84)上的凸起物是互相对应的。如果按错键，则凸起物顶在连杆尖咀的上方，使棘轮无法转动。
权利要求1.一种机械计算器，其包括一个外壳，一个底座，一个传动部分，一个显示部分，一个执行机构，其特征在于一个可拆卸地安装在底座上的外壳(1)，外壳(1)包括二个分别可看见算式和答案的视窗(4、5)；还包括在上述外壳(1)下部的，使键从中突伸出的长槽(3)；一个底座(10)；其包括前凸台(15)，连杆支承座(82)，限位片支承座(12)；传动部分包括一个安装在二个固定在底座(10)上的左右支架(28、29)上的，可绕轴转动的转动件(24)，上述转动件(24)由分别位于其二端的滚轮(34)；棘轮(25)；以及位于它们中间的，上有与答案数字一一对应的凸起物(31、32)的滚筒(84)；在上述滚筒(84)的二个侧面，滚轮(34)和棘轮(25)上，各自同心的、半径相同的圆周上均匀分布数量相同的小孔；显示部分包括塑料卡片(16、18)和压条(30)；上述塑料卡片分成在其正反面印有算式的，可绕纵长轴线方向转动地安装在滚轮(34)和滚筒(84)上的小孔(37、35)上的卡片(16)；以及印有与算式逐一对应的答案的，可转动地安装在滚筒(84)和棘轮(25)上的小孔(36、38)上的塑料卡片(18)。一个执行机构包括十个分别标示1、2、3、4、5、6、7、8、9、0数字键(41、42、43、44、45、46、47、48、49、50)；安装在底座的连杆支承座(82)槽中的，可绕轴转动的连杆(71、72、73、74、75、76、77、78、79、80)，其一端与上述键及安装在底座上的弹簧(51、52、53、54、55、56、57、58、59、60)装配，另一端包括一侧边以及一个位于上方的尖咀(111、112、113、114、115、116、117、118、119、120)可分别与滚筒(84)上分别表示数字1、2、3、4、5、6、7、8、9、0的凸状物相对应；一个安装在底座上的可绕轴(20)旋转的档板(19)，包括一卷边(83)和一杆(85)；一个可绕杆(85)转动的棘爪(22)与棘轮(25)相接触；一个安装在底座上的限位片(17)与棘轮(25)的其中一个齿互相接触。
2.按照权利要求1所述的计算器，其特征在于上述外壳(1)上的两个视窗(4、5)上各有一块相当于其面积一半的，可翻转的遮板(6、7)。
3.按照权利要求1所述的计算器，其特征在于视窗(5)上半部显示的算式应与其下半部显示的算式不同，但答案相同，视窗(4)其中一个半部显示的是答案，与视窗(5)的算式一一对应，其另一半部可显示图案。
4.按照权利要求1所述的计算器，其特征在于上述转动件(24)上的上述滚轮(34)，滚筒(84)，棘轮(25)是同心的，为一体。
5.按照权利要求1所述的计算器，其特征在于滚筒(84)外表面上沿垂直于纵长轴线方向分成十等分，依次分别表示代表从1、2、3、4、5、6、7、8、9、0的十个数字的凸状物的所在位置，该凸状物依次代表算式答案在不同位数上的数字。代表一个答案的凸状物是在滚筒(84)外表面的平行于纵长轴线方向上，代表每个答案的凸状物是沿滚筒(84)的外圆周等距离分布。
6.按照权利要求1所述的计算器，其特征在于在滚筒(84)二侧，滚轮(34)的棘轮(25)上四个直径相同，同心的圆周上均等分布的小孔个数相同，并与棘轮(25)上的齿数，与滚筒(84)上的凸状物沿圆周方向均等分布的行数相同，棘轮(25)的旋转一齿和滚筒(84)，滚轮(34)的旋转一孔以及凸状物移动一行的弧度相同，其运动是同步的。
7.按照权利要求1所述的计算器，其特征在于表示视窗中正显示的塑料卡片上的算式的答案的数字的凸状物总是位于与相应的键配合的连杆尖咀的上方，同时往下按动代表正确答案的键，连杆绕轴旋转，尖咀端上翘，凸状物随转动件转到尖咀下方，按错键，则上述凸状物被正对着它们的连杆尖咀限位。
8.按照权利要求1或3所述的计算器，其特征在于同时往下按动代表正确答案的数字的键，连杆绕轴旋转，尖咀端上翘，连杆侧边推动档板，位于档板的杆上的棘爪推动棘轮进位。
9.按照权利要求1所述的计算器，其特征在于在视窗中显示的每二个相邻的卡片的相对面上的算式的答案是相同的。
10.按照权利要求1所述的计算器，其特征在于标有算式的卡片和标有答案及图案的卡片上都有二个小凸起，使其分别插入对应的滚轮和滚筒左侧面的小孔，以及对应的滚筒右侧面及棘轮上的小孔中，并可绕小凸起翻转。
11.按照权利要求1或10所述的计算器，其特征在于标有算式的卡片和标有答案及图案的卡片张数相同，与在一个圆周上的小孔数目相同。
12.按照权利要求1所述的计算器，其特征在于固定在支架方孔(86、87)上的压条(30)包括二个箭头(125、126)，上述二个箭头(125、126)的顶端稍稍压住上部卡片，使卡片在棘轮转动前不会翻转。
专利摘要本实用新型的机械计算器，将玩具与智力开发结合起来，可作预先设定的数学题。本计算器包括具有表示答案数字0、1、2、……9的十个键、连杆、挡板和棘爪的执行机构；一个包括棘轮、滚轮和表示每组答案的凸起物的滚筒的转动件即传动部分；一个包括表示算式及相应答案的卡片和压条的显示部分。同时按下表示算式正确答案的键，上述结构使卡片翻转显示新算式；按错键，连杆尖嘴顶住相应凸起物，卡片不翻转。
文档编号G09B3/00GK2056533SQ88220939
公开日1990年4月25日 申请日期1988年12月10日 优先权日1988年12月10日
发明者巨盟国际商事股份有限公司 申请人:巨盟国际商事股份有限公司