专利名称：模块化可变画面显示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机械应用技术，具体涉及用于户外广告的机械设备，更具体地说，涉及一种可用于广告、招牌、标志物等的机械式模块化可变画面的显示装置。
已有各类户外广告显示装置，一类是代替原有单色LED电子屏的彩色LED显示屏和高亮度等离子发光显示屏，一类是取代人工绘制路牌的计算机喷绘制作灯箱等。第三类是利用机械装置将一个广告位置扩大为原来三倍的三棱柱广告牌。其结构和功效类似于中国实用新型公开号CN2044092U所公开的＂机械式图案显示器＂。该类显示器利用至少有三个显示面组成的旋转滚轴，变化显示三个画面，提高了场地利用率，增强了动感。尽管这种三棱柱三翻广告装置的推出，从一定程度上缓解了黄金地段广告媒体空间供小于求的矛盾，但由于存在以下问题而难以推广。首先这类技术及传动本身，都是专用装置，不能工业化大批量生产，而且，就其生产制作而言，几乎只能定制，且必须就地安装，成本和造价均很高，安装和维护也不方便，需要专业人员才能进行；在使用上也缺乏灵活性，一个显示装置一旦安装完毕，就成为定型的固定装置，无法复用。此外，还有其他方面的缺点，如装置的面积很大时，会因为机械传动链太长，结构复杂，因而影响其精度和可靠性。
本实用新型的目的是提供一种可克服现有技术缺点的机械式模块化可变画面的显示装置，该显示装置由标准化生产的模块组合而成，每个模块都是一个标准化组件，可大批量工业化生产，模块组合安装、使用和维护都极为简便，无须专业人员，每个组件可以复用并可使成本达到较低水平。
本实用新型是通过以下技术方案实现的，构造一种机械式模块化可变画面的显示装置由多个模块组合而成，每个模块包括多个作为显示内容载体的三棱柱体9、分设在所述三棱柱体9两侧的动力及传动箱体和从动支承及检测控制箱体，所述动力及传动相体主要由动力及传动支承板6和8及设在其间的动力及传动板固定件1、7组成，所述从动支承及检测控制箱体主要由从动支承板11和13及设在其间的从动支承构件17、12组成，在所述从动支承及检测控制箱体内装有控制器15、位置检测装置16和用于支承所述三棱柱体9的从动支承轴14，在所述动力及传动箱体内设有分别与所述多个三棱柱体9旋转轴位置对应的多个齿轮2及与其连接的齿轮轴3、分设在所述多个齿轮2两两之间并与其啮合的惰轮5、设在所述多个齿轮2中处于中间位置的一个上的齿轮轴3上的电机4，所述动力及传动支承板6设有多个可支承所述多个齿轮轴3的通孔及装在该通孔上的轴承，在所述动力及传动支承板6和8之间还设有带＂T＂型槽的型材1、7，在所述从动支承板11和13之间还设有带＂T＂型槽的型材12、17。
本实用新型提供的模块化可变画面的显示装置，其特征还在于所述多个模块之间的组合是通过组合联接构件24置于相邻模块＂T＂型槽交接处并与螺母25配合实现的。
本实用新型提供的模块化可变画面的显示装置，其特征还在于所述多个模块之间的组合是通过分沉入两个相邻模块的＂T＂型槽的型材17中的＂T＂型螺栓20分别安装固定在支架或基体上实现的。
本实用新型提供的模块化可变画面的显示装置，其特征还在于，在传动链方向上最靠外端的两个三棱柱其中心到各自动力及传动组件和从动支承组件端部的距离为传动链中两个相邻三棱柱中心距的一半。
实施本实用新型的模块化可变画面显示装置，由于采取模块化设计，每一个模块都具有可组合特性，所有模块由组件组装构成。由于这些组件可以工业化大规模生产，并且在出厂前已调试完好，由组件组装构成显示装置模块时，几乎无须调试，也无须专业人员和专门技能。由组件构成的显示装置模块可单独使用，也可根据用户的需要用多个模块方便地组合成更大面积的显示装置。上述模块间的组合，不会引入传动误差和控制系统误差，且其固定与安装也由于其特殊设计而十分方便。借助其工业化生产可大大降低成本；组件运输方便，现场组装调试也无需要专业人员。
以下结合附图和实施例进一步详细说明。
图1是本实用新型的模块化可变画面显示装置中一个模块的结构示意图2是本实用新型的模块化可变画面显示装置中每个模块的动力及传动组件的结构示意图；图3是用于在本实用新型的模块化可变画面显示装置中连接两个相邻模块的组合联接构件的示意图；图4是本实用新型的模块化可变画面显示装置中每个模块的动力及传动组件的结构剖视图；图5是本实用新型的模块化可变画面显示装置中每个模块传动部分的另一种实施方式；图6是本实用新型的模块化可变画面显示装置中每个模块传动部分的另一种实施方式；图7是本实用新型的模块化可变画面显示装置结构剖视图；图8是由多个模块垂直方向组合而成的可变画面显示装置的示意图；图9是由多个模块水平组合而成的可变画面显示装置的示意图。
本实用新型在结构上采用模块化设计，如
图1所示，每个模块中包含有多个三棱柱体9、左侧的装有电机及传动部分的动力及传动箱体及右侧的装有控制单元等的从动支承及检测控制箱体。从该图可见，动力及传动箱体包括动力及传动支承板6和8及设在其间的动力及传动板固定件1、7，所述从动支承及检测控制箱体主要由从动支承板11和13及设在其间的从动支承构件12、17组成，从动支承及检测控制箱体对各三棱柱起支承作用，动力及传动箱体除了可支承三棱柱外，还对其转动进行驱动。从动支承及检测控制箱通过轴承安装有可与棱柱从动端同轴相联的轴。动力及传动箱体与从动支承箱体在出厂前安装和调试好，这两个独立的组件通过其外伸轴与三棱柱相联，再配合安装在其中之一的三棱柱上的检测装置，以及控制器，便构成显示装置的一个模块。
在图2和图4示出的每个模块的动力及传动组件的结构中，包括分别与所述多个三棱柱体9旋转轴位置对应的多个齿轮2及与其连接的齿轮轴3、分设在所述多个齿轮2两两之间并与其啮合的惰轮5、设在所述多个齿轮2处于中间位置的一个上的齿轮轴3上的电机4，所述动力及传动支承板6设有多个可支承所述多个齿轮轴3的通孔及装在该通孔上的轴承，在所述动力及传动支承板6和8之间还设有带＂T＂型槽的型材1、7，在所述从动支承板11和13之间的里侧和外侧还分别设有带＂T＂型槽的型材12和17。
图3示出于连接两个相邻模块的组合联接构件24的结构。
结合图2、图3和图4，说明本实用新型的模块的组合方法。
本实用新型的模块中的动力及传动箱体中的固定构件1，7和从动支承箱体的固定构件6，8，采用在纵向至少一个方向上有T型安装槽的组合式铝型材。由于该铝型材有各型成品可供选用，不需专门生产，故可降低生产成本，同时还具有防锈、自重低等优点。利用组合铝合金型材上的T型槽，可方便地将显示装置模块安装于任何起支承作用的支架式基体上，安装时可利用沉入T型槽内的T型螺栓20配合螺母或采用沉入T型槽内的专用螺母配合螺栓，便可安装固定在支架10或起支架作用的安装基体上。同时利用该T型槽可十分方便地进行彼此间的组合。组合可采用利用组合构件和不用组合构件两种方法当不用组合构件时，可将所需数目显示装置模块的相同类型组件端部相对接并分别用独立使用时的安装方法固定在起固定支承作用的支架或基体上，便完成了显示装置模块间的机械组合。采用这种组合方式时，支架或基体起组合联接构件的作用。当然，利用图3所示组合联接构件，将长型T型组合构件置于端口接头处的各自T型槽中，并分别用螺栓与各自组件相固定而达到组合联接的目的。更好的方法是选用在三个方向上都有T型槽的组合铝合金型材，其余两个方向上的T型槽，使动力及传动组件以及从动支承组件在组装调试时带来方便。且显示模块间的组合可以利用这种组合式铝型材进行。首先选择所需模块数目倍数长度的铝合金型材。如三个模块组合即选三倍长度铝型材，然后将各个装有电机及传动链构件的动力及动力支承板依次安装固定在相应的支承构件上。但构成相应的三倍宽度的动力及传动组件和从动支承组件将这些组件与三棱柱相联接，安装固定在支架或作为支架的基体上，便完成模块间组合。但由于动力及传动组件和从动支承组件属精密组件，因此，这种方式仅限于在出厂前使用。
在本实用新型装置中每个模块的动力及传动箱体中，设计在传动链方向上最靠外端的两个三棱柱其中心到各自动力及传动组件和从动支承组件端部的距离为传动链中两个相邻三棱柱中心距的一半，动力及传动箱体和从动支承箱体两端具有较高的平面度与光洁度，使得显示模块的相同类组件两端能很好地对接而达到组合的目的。组合后其联接处两三棱柱中心距相同。这种机械上的组合其传动链是彼此相对独立的。各模块动力与传动彼此独立，不存在各模块传动链间联接和传动误差累积，将传动误差控制在每个模块内。
为了配合机械结构上可组合特征和彼此的独立性，在每个显示装置的模块中设有各自的位置检测装置和控制器。正是由于显示装置模块具有这种从机械结构到控制系统的彼此独立性和可组合特性，使得这种显示装置模块既可独立使用，也可彼此组合大面积的显示装置或双面显示装置。独立使用时，将组装好的显示装置模块通过动力及传动组件和从动支承组件安装在支架上或任何可起固定作用的基体上，并将动力及传动组件以及从动支承组件端部封广告模块间的组合也可将各显示装置模块间相应动力及传动组件和从动支承组件端部相对接而安装于共同的支架上或任何起固定作用的基体上，并将最外端动力及传动组件以及从动支承组件端部封闭，便完成模块间组合。当然也可采用组合联接构件24使彼此间联接组合更可靠。
本实用新型组成的双面广告牌的厚度较小而不会影响美观。本实用新型的动力及传动方式采用扁平状的直流力矩电机直接驱动传动链的方式。
从图4示出的动力及传动示意图中，由于采用可运行在低速大扭距的状态下的直流电机，因此不需减速装置，并有良好的控制特性和输出扭矩较大的特点。由于没有减速装置，使动力及传动组件体积减小，而且，在同样负载下折算到电动机转轴上的负载的转动惯量，仅为有减速装置时的减速比的平方分之一，因而使整个显示装置具有良好的控制特性。同时减小对电机负载力起动转矩的要求。动力及传动组件的传动方式采用齿轮传动，传动链在所有与三棱柱同轴相联的齿轮2间加一几何尺寸相同的惰轮5。该情轮的作用是使所有三棱柱沿同一方向翻转而防止翻转时彼此的干涉。为了使传动链传动误差尽可能地减小，而将直流力矩电机安装在传动链的中部，使其最大传动误差累积减小为整个传动链误差累积的三分之一。当然，实施本专利也可采用其他类型电机和传动链。采用普通电机加减速器的方式，必要增加减速器的安装位置和空间，介于前述广告模块可组合特性对结构的要求，其电机和减速器只能放在传动链的后边，这种结构会增加动力及传动组件的厚度和体积，作户外其他用途时显得笨重，不便安装。组合成双面显示装置时的厚度显得更大。因而并不被推荐采用。其传动方式也可采用如图所示槽轮带动齿轮的方式。
图5示出本实用新型的显示模块的另一种实现方案，在该图中4为电机，19为与电机同轴安装的槽轮拨盘，18为3槽槽轮，2为与槽轮同轴安装的齿轮，该齿轮通过惰轮5带动传动比为1∶1的传动齿轮传动链，而带动三棱柱翻转。
图6示出本实用新型的显示模块的另一种实现方案，在该图中4为力矩电机，直接带动与电机同轴安装的槽轮拨盘21，该拨盘拨动6槽槽轮22，槽轮拨盘21每转一周，6槽槽轮转过60度。通过与槽轮22同轴安装的齿轮23以1∶2的传动比带动后续的齿轮2和惰轮5组成的1∶1齿轮传动链而驱动三棱柱翻转。此种方式较图6所示的三槽槽轮结构运动平稳，但其缺点是由于增加一级1∶2齿轮传动因而增加了相应的几何尺寸，这无疑会增加动力及传动组件的厚度和体积，因此并不推荐使用。此两种用槽轮机构的传动方案共同优点是可降低控制器对电机的控制精度要求。共同缺点是增加传动链的几何尺寸，使动力及传动组件体积更大的趋势。
图7示出本实用新型的模块化可变画面显示装置模块结构剖视图。为提高整个系统的控制精度，采用旋转编码器作为位置检测装置，旋转编码器将三棱柱的位置信息和速度信息准确及时地提供给控制器，形成一个高精度的闭环控制系统。考虑到误差总是存在这一因素，为了将传动误差的影响尽可能减小，而将旋转编码器安装在电机与最远三棱柱间的中部。这种方式配合电机中置直接驱动使显示装置模块的控制误差为整个传动链传动累积的四分之一。
为配合结构上模块化设计，使整个显示装置从机械结构到控制上都具有彼此独立性和可组合特性。在各自独立的控制器上设置组合互联接口。通过该互联接口互通信息，使组合后的显示装置控制部分形成一个有机的整体，达到各组合显示装置模块间严格同步。虽然不加组合互相接口通过各控制器接同一方式设置能达到同步的目的，但由于缺少彼此间的信息传递，因而缺乏整体性，其可靠性也会因组合模块数目的增大而减小。此外，采用一个控制器控制所有电机的方法可从一定程度上达到组合广告模块控制的目的。但只有对装有旋转编码器的显示装置而言是闭环控制系统。对其余显示装置模块是开环控制方式，这种方式对所有产生的误差不能反馈和纠正，因而可靠性差而不能使用。控制器的安装与固定形式，配合整体模块化的设计思想，将其安装于从动支承组件内，形成从动支承及控制组件。为此，整个显示装置均为模块化结构，十分便于运输和用户安装组合及使用维护。
本实用新型除采用模块化设计外，还采取其它措施作为画面载体的三棱柱采用具有较高比强度又能防锈的铝合金整体挤出型材。类似的动力及传动支承板和从动支承板也可选用铝合金作为材料，其传动构件，如齿轮，也可连同支承轴用尼龙或聚甲醛为材料，采用注塑成形的工艺来大批量加工生产。
如图7所示，9为三棱柱被显示的画面或文字内容在其棱柱面上，4为扁平状直流力矩电机。为了使传动链上的传动误差减至最小，因此将电机置于传动链的中央，使传动误差降低为整个传动链长度累积误差的一半。该电机定子部分安装固定在动力及传动支承板6上，奇数棱柱时，该电机转子部分与齿轮2和棱柱9相连，偶数棱柱时，与一齿轮相联，其中不与三棱柱直接相联的齿轮5作为惰轮，其作用是改变三棱柱的翻转方向，使所有三棱柱同向翻转，以防上翻转时相互干涉。6和8为动力及传动支承板。将动力及传动部分的齿轮轴，通过轴承安装在其上。除惰轮外的其余齿轮通过其外伸轴与三棱柱相联，以驱动三棱柱翻转，在三棱柱另一端与从动支承组件外伸轴相联，达到回转支承的作用。从动支承板11和13安装固定在从动支承构件12、17上，构成从动支承箱体，在从动箱体内安装起检测作用的旋转编码器16和控制器15，旋转编码器和控制器构成一闭环位置控制系统。为使传动误差累积造成的影响最小，而将其安装在电机与相距最远三棱柱间传动链的中部，这样，将传动误差的累积减少到整个传动链误差累积的四分之一。在同样的情况下，提高传动精度近四倍。以上便构成了显示装置模块，该模块可安装在起支承作用的支架上或其他任何起支承和安装作用的基体上，如建筑物，墙壁等，便可单独使用。这种显示装置模块可作为体育场馆四周的广告牌。
图8示出本实用新型的显示装置中模块间的组合情况。将所需数量的显示装置模块动力及传动组件，从动支承组件相应端部相接，再通过各自的T型槽安装在支架或任何其他安装机体上，便完成了机械上的组合。或者利用长形T型组合构件24置于两个显示装置模块的T型槽内，再分别用螺母25与各自显示装置模块固定，而达到组合联接的作用。此外，还可以利用T型槽所能提供的其他方式进行显示装置模块间的联接组合。由于显示装置模块具有两个方向的互联特性，再加之机械传动链彼此独立，因此组合不会产生累积误差。在相应的控制系统上对互联也采取了相应的措施。因此，其组合的数目和面积几乎不受限制。
图9示出上述组合的纵向实现方式。
权利要求1.一种机械式模块化可变画面的显示装置，其特征在于由多个模块组合而成，每个模块包括多个作为显示内容载体的三棱柱体9、分设在所述三棱柱体9两侧的动力及传动箱体和从动支承及检测控制箱体，所述动力及传动相体主要由动力及传动支承板6和8及设在其间的动力及传动板固定件1、7组成，所述检测和控制箱体主要由从动支承板11和13及设在其间的从动支承构件12、17组成，在所述从动支承及检测控制箱体内装有控制器15、位置检测装置16和用于支承所述三棱柱体9的从动支承轴14，在所述动力及传动箱体内设有分别与所述多个三棱柱体9旋转轴位置对应的多个齿轮2及与其同轴连接的齿轮轴3、分设在所述多个齿轮2两两之间并与其啮合的惰轮5、设在所述多个齿轮2处于中间位置的齿轮轴3上的电机4，所述动力及传动支承板6设有多个可支承所述多个齿轮轴3的通孔及装在该通孔上的轴承，在所述动力及传动支承板6和8之间还设有带＂T＂型槽的型材1、7，在所述从动支承板11和13之间还设有带＂T＂型槽的型材12和17。
2.根据权利要求1所述模块化可变画面的显示装置，其特征还在于所述多个模块之间的组合是通过组合联接构件24置于相邻模块＂T＂型槽交接处并与螺母25配合实现的。
3.根据权利要求1所述模块化可变画面的显示装置，其特征还在于所述多个模块之间的组合是通过分别沉入两个相邻模块的＂T＂型槽的型材1、17中的＂T＂型螺栓20实现的。
4.根据权利要求1所述模块化可变画面的显示装置，其特征还在于，在传动链方向上最靠外端的两个三棱柱其中心到各自动力及传动组件和从动支承组件端部的距离为传动链中两个相邻三棱柱中心距的一半。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其特征是动力及传动组件及从动支承组件的支承板安装固定构件1，7和12，17是两个中至少有一个在纵向至少一有个方向上有T型槽的组合铝合金型材。
6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征是所述位置检测装置16是安装于直流力矩电机4与相距最远棱柱间传动链中部棱柱上的光电旋转编码器。
7.根据权利要求1所述的显示装置，其特征是三棱柱9由铝合金挤出型材构成。
8.根据权利要求1所述的显示装置，其特征是动力及传动支承板6，8和从动支承板11，13为铝合金精密压铸构件。
9.根据权利要求1所述的显示装置，其特征是所述电机4是直流力矩电机。
专利摘要一种机械式可变画面显示装置，该装置由可彼此组合的显示装置模块组合构成，这种模块间的组合具有传动上的彼此独立性，因而不会造成传动误差累积。该显示装置模块由动力及传动组件和从动支承组件通过其外伸轴与三柱两端相联而构成，利用在动力及传动组件和从动支承组件上的T形槽可十分方便地安装固定显示装置模块和进行模块间的组合。
文档编号G09F11/10GK2250556SQ94213639
公开日1997年3月26日 申请日期1994年5月30日 优先权日1994年5月30日
发明者黄涛 申请人:黄涛