能夠指示世界上任何地方的日出或日落的鐘表的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括鐘表機(jī)芯和在考慮季節(jié)變化的情況下用于指示日出和日落的裝置的鐘表，所述裝置包括表示地球儀/地球的球體、支承件、和安裝在支承件上并且布置成與球體同心的環(huán)圈，其中，該環(huán)圈被布置成指示地球的明暗界限的位置，該環(huán)圈和該球體被布置成能夠圍繞兩個(gè)垂直的軸線關(guān)于彼此樞轉(zhuǎn)，這兩個(gè)軸線中的第一軸線對(duì)應(yīng)于地球儀的極軸線，第二軸線與第一軸線在球體的中心處相交，其中，該環(huán)圈關(guān)于支承件圍繞第二軸線自由旋轉(zhuǎn)，用于指示日出和日落的裝置還包括年凸輪、凸輪從動(dòng)件和運(yùn)動(dòng)鏈，該年凸輪具有表示太陽關(guān)于赤道平面的傾角的輪廓，并且布置成被機(jī)芯以每年一圈的速率驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，該凸輪從動(dòng)件布置成與凸輪配合，該運(yùn)動(dòng)鏈布置成將凸輪從動(dòng)件連接至環(huán)圈，從而環(huán)圈所面對(duì)的平面與第一軸線形成一角度，該角度與太陽關(guān)于赤道平面傾斜的角度相等。
【背景技術(shù)】
[0002]白晝的持續(xù)時(shí)間為每天日出時(shí)太陽的上邊緣在東方出現(xiàn)在地平線以上的時(shí)刻至日落時(shí)該上邊緣在西方消失在地平線以下的時(shí)刻之間的時(shí)間。不論何時(shí)，地球表面總是存在被太陽照亮的一半和黑暗的另一半。地球的明暗界線為被照亮的地球部分和黑暗的地球部分之間的分界線。根據(jù)幾何學(xué)來說，地球的明暗界線為環(huán)繞地球儀的一個(gè)大的環(huán)圈。該大的環(huán)圈在垂直于地球繞太陽的軌道平面(稱為黃道面)的平面中延伸。還可注意到，地球的中心處在這兩個(gè)平面之間的相交線上。
[0003]—般來說，白晝的持續(xù)時(shí)間在全年中是變化的且取決于瑋度。所述變化是由于地球繞自身的旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于黃道面的傾角所導(dǎo)致。按照定義該傾角對(duì)應(yīng)于回歸線的瑋度，即±23° 21'。如普遍已知的，白晝的持續(xù)時(shí)間在北半球冬至?xí)r最短，而在南半球夏至?xí)r最短。在晝夜平分點(diǎn)，地球上的任何地方的白晝和黑夜的持續(xù)時(shí)間是相等的。
[0004]已經(jīng)存在對(duì)應(yīng)于上述前序部分所給出的定義的已知的鐘表。在德國(guó)實(shí)用新型DE7014354(U)的圖3中特別公開了一種座鐘，該座鐘包括一球體，該球體代表地球儀并且安裝在豎軸上以在箱式支承件的上方旋轉(zhuǎn)。該支承件的上表面具有與球體的軸同心地布置的環(huán)形表盤且具有24小時(shí)時(shí)圈。設(shè)有容納在支承件內(nèi)部的鐘表機(jī)芯以使地球儀在表盤上方以每24小時(shí)一圈的速率旋轉(zhuǎn)。這種已知的座鐘還包括半球形殼體，該半球形殼體略大于地球儀并且相對(duì)于地球儀同心地安裝以便包圍該地球儀且僅顯示地球儀的一半。半球形殼體布置成使得能夠在地球儀上區(qū)分被太陽照亮的一半球體和黑暗的另一半球體。半球形殼體還在地球的兩側(cè)上鉸接在兩個(gè)豎向柱體上。因此，該半球形殼體可繞與豎直心軸相交的水平軸樞轉(zhuǎn)，該豎直心軸在其中心處承載該球體。所述殼體還安裝有齒條，該齒條布置成與形成一個(gè)機(jī)構(gòu)的一部分的小齒輪協(xié)作，所述機(jī)構(gòu)設(shè)置用于控制殼體的傾角，使得該傾角一年在一個(gè)方向上而下一年在另一個(gè)方向上覆蓋在-23.5°和+23.5°之間的整個(gè)數(shù)值范圍，以復(fù)制太陽在赤道上方的傾角隨季節(jié)的變化效應(yīng)。
[0005]應(yīng)理解的是，上述現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中描述的座鐘從可以被稱作哥白尼學(xué)說的觀點(diǎn)再現(xiàn)了地球上黑夜和白天的更替。實(shí)際上，對(duì)于這種現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)，地球自身旋轉(zhuǎn)，而太陽的陰影僅根據(jù)季節(jié)傾斜地變化。盡管這也許從科學(xué)角度而言不太準(zhǔn)確，但是我們?cè)谥行?、而太陽圍繞我們轉(zhuǎn)動(dòng)的地心說表示法與我們的直覺更為一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種允許根據(jù)地心說觀點(diǎn)再現(xiàn)地球上白天和夜晚的更替的鐘表。此目的通過提供一種鐘表實(shí)現(xiàn)，該鐘表包括鐘表機(jī)芯和在考慮季節(jié)變化的情況下用于指示日出和日落的裝置，所述用于指示日出和日落的裝置包括:再現(xiàn)地球儀的球體；支承件和安裝在支承件上且布置成與球體同心的環(huán)圈，所述環(huán)圈被布置成指示地球的明暗界限的位置，所述環(huán)圈和所述球體被布置成能夠沿兩個(gè)垂直的軸線關(guān)于彼此樞轉(zhuǎn)，這兩個(gè)軸線中的被稱作極軸線的第一軸線對(duì)應(yīng)于地球儀的極軸線，被稱作黃道軸線的第二軸線與所述極軸線在球體的中心處相交，所述環(huán)圈能夠關(guān)于所述支承件圍繞黃道軸線自由旋轉(zhuǎn)；所述用于指示日出和日落的裝置還包括年凸輪、凸輪從動(dòng)件和運(yùn)動(dòng)連接裝置，所述年凸輪具有代表太陽關(guān)于赤道平面的傾角的輪廓，并且布置成被機(jī)芯以每年一圈的速率驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述凸輪從動(dòng)件布置成與凸輪配合，所述運(yùn)動(dòng)連接裝置布置成將所述凸輪從動(dòng)件連接至所述環(huán)圈，從而所述環(huán)圈所面對(duì)的平面與極軸線形成一角度，所述角度與太陽關(guān)于赤道平面傾斜的角度相等。
[0007]根據(jù)本發(fā)明:
[0008]-所述支承件布置成被機(jī)芯驅(qū)動(dòng)，以便圍繞極軸線以每24小時(shí)一圈的速率轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)驅(qū)動(dòng)環(huán)圈；
[0009]-所述用于指示日出和日落的裝置包括驅(qū)動(dòng)軸，所述驅(qū)動(dòng)軸與極軸線同心，并且設(shè)置為以與所述支承件相同的速度被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，但是關(guān)于所述支承件具有角偏移；
[0010]-在所述凸輪從動(dòng)件與環(huán)圈之間的運(yùn)動(dòng)連接裝置包括脫開機(jī)構(gòu)(disconnectingmechanism)，該脫開機(jī)構(gòu)連接到凸輪從動(dòng)件和驅(qū)動(dòng)軸，并且設(shè)置為使得所述角偏移代表太陽關(guān)于赤道平面的傾角，所述運(yùn)動(dòng)連接裝置還包括傳動(dòng)裝置，該傳動(dòng)裝置設(shè)置為使得角偏移的變化導(dǎo)致所述環(huán)圈所面對(duì)的平面與極軸線之間的角度值的對(duì)應(yīng)的變化；
[0011]-在所述凸輪從動(dòng)件與環(huán)圈之間的運(yùn)動(dòng)連接裝置是間歇性連接裝置，所述脫開機(jī)構(gòu)設(shè)置為通過在所述驅(qū)動(dòng)軸與凸輪從動(dòng)件之間形成暫時(shí)聯(lián)接來周期性地重新調(diào)整所述角偏移。
[0012]應(yīng)理解的是，根據(jù)本發(fā)明，表示地球的明暗界限的環(huán)圈與其支承件一起圍繞地球儀的極軸線以每24小時(shí)一圈的速率轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，該環(huán)圈被安裝成在轉(zhuǎn)動(dòng)的支承件上樞轉(zhuǎn)，從而其還能夠改變關(guān)于極軸線的傾角。通過與轉(zhuǎn)動(dòng)的支承件同心布置的驅(qū)動(dòng)軸來控制環(huán)圈的傾斜角度。該驅(qū)動(dòng)軸被機(jī)芯致動(dòng)以與支承件相同的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，但是具有一定相移。相移的值決定了環(huán)圈關(guān)于極軸線的傾角。
[0013]應(yīng)理解的是，在本文中，術(shù)語“環(huán)圈(circle)”不一定表示完全完整的環(huán)圈。其還可以是具有至少一個(gè)缺口的環(huán)圈。實(shí)際上，根據(jù)本發(fā)明，環(huán)圈被安裝成圍繞其樞轉(zhuǎn)的軸線與地球儀的極軸線垂直地相交。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)有利的實(shí)施例，地球儀被安裝在與極軸線同心地延伸的心軸上。在這些條件下，環(huán)圈必須具有至少一個(gè)缺口，以在環(huán)圈關(guān)于極軸線的傾角經(jīng)過零時(shí)，允許心軸和環(huán)圈相交。另外，根據(jù)此后一實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)選的變型，承載球體的心軸是在兩個(gè)端部樞轉(zhuǎn)的貫穿心軸。如下面將進(jìn)一步看到的，則環(huán)圈必須具有兩個(gè)缺口，這些缺口被布置成在與環(huán)圈的樞軸線垂直的同一直徑上彼此相對(duì)。
[0014]根據(jù)本發(fā)明，在年凸輪和驅(qū)動(dòng)軸之間的間歇式運(yùn)動(dòng)連接裝置允許周期性調(diào)整所述心軸與旋轉(zhuǎn)的支承件之間的相移。此外，本發(fā)明規(guī)定，僅在旋轉(zhuǎn)的支承件被清晰限定在預(yù)定角位置時(shí)才進(jìn)行相移的重新調(diào)整。在這些條件下，由于在重新調(diào)整的時(shí)刻支承件的位置是已知的，所以相移完全由驅(qū)動(dòng)軸的角位置確定。因此，可以簡(jiǎn)單地通過重新調(diào)整驅(qū)動(dòng)軸的角位置來重新調(diào)整相移。這樣，根據(jù)本發(fā)明，可以通過在驅(qū)動(dòng)軸與凸輪從動(dòng)件之間建立暫時(shí)聯(lián)接，來重新調(diào)整驅(qū)動(dòng)軸的角位置。