虛、實軸圓錐曲線規的製作方法

2023-09-23 18:30:40

專利名稱：虛、實軸圓錐曲線規的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種繪圖工具，特別是一種可以繪製圓錐曲線(圓、橢圓、拋物線，雙曲線)的劃規。
背景技術：
在公開的一些繪製圓錐曲線的繪圖工具專利中，有的採用使筆桿繞一真實軸旋轉，筆桿運動軌跡是一圓錐面，以繪圖平面作剖切平面，筆尖在繪圖平面繪出圖線是圓錐曲線的方案，這些方案雖可繪出一些圖錐曲線，但存在重大缺陷。如中國專利88201682.2的筆桿中心線與迥轉軸線是異面直線，當筆繞迥轉軸旋轉時，筆桿中心線不是圓錐面素線，因而筆尖所繪圖線不是準確的圓錐曲線；中國專利93214821.2是在普通圓規的左腿上設有支撐架，右腿上增加附腿；另一份中國專利95116402.3由角度迥轉軸、定杆迥轉軸、定位銷、定杆套、動杆套和畫筆構成，這三份文獻均採用三角支撐結構，工作時是使筆尖繞一真實軸(實軸)旋轉，由於結構本身的限制，錐面頂點距繪圖面的高度不能調小。由於上述專利存在著調整範圍窄、動作不可靠等缺陷，不能適應繪圖的需要。

發明內容
為了克服已有技術的缺陷，本發明人經過多年精心研究，設計了一種採用「虛--實軸」方案，通過幾種構件的不同組合，能在很寬範圍內精確調整，可方便、準確地繪製出各種圓錐曲線的劃規。
本實用新型是這樣實現的；虛、實軸圓錐曲線規由支撐器、傾角調整器、錐角調整器和畫筆構成，其中支撐器由立柱和底座構成，立柱裝在底座上，傾角調整器上設有立柱套，立柱套套在立柱上，在立柱上可上下移動，錐角調整器上設有筆套，畫筆穿在筆套中，可上下滑動，傾角調整器和錐角調整器通過連接件聯接。
上面所述的傾角調整器和錐角調整器的連接件有兩種形式，一種是錐角調整器的錐軸套套在傾角調整器的錐軸上並可以繞錐軸轉動，另一種是錐角調整器的錐軸插入傾角調整器的錐軸套中並可以在其中轉動，前者稱為套--軸式虛、實軸圓錐曲線規，後者稱為軸--套式虛、實軸圓錐曲線規。
傾角調整器上還設有軸和刻度盤、制動螺帽，刻度盤用螺釘固定，立柱套通過軸與錐軸(套)聯接，立柱套和錐軸(套)間角度可調。
錐角調整器還設有軸和刻度盤，刻度盤用螺釘固定，筆套通過軸與錐軸(套)聯接。
以上所述的錐角調整器和畫筆可用柱面調整器和實軸代替，實軸可穿入傾角調整器的錐軸套中並用制動螺帽緊固，柱面調整器套入實軸中，可繞實軸上下滑動和轉動，柱面調整器可不設制動螺帽。
本實用新型的工作原理是；當一錐角為2α的圓錐面被一個與圓錐面中心線交角為β的平面所截時，所得交線為圓錐曲線，其離心率e為e＝cosβ/cosα當e＜1時，β＞α，曲線為橢圓；當e＝1時，β＝α，曲線為拋物線；當e＞1時，β＜α，曲線為雙曲線。
改變錐角2α和傾角β的值及錐頂距剖切平面的距離，可得到不同的圓錐曲線。本實用新型的技術方案是以繪圖平面為剖切平面，使傾角調整器與支撐器相配合，在空間確定一根軸(虛軸或實軸)的軸線與繪圖平面的傾角β，使畫筆以交角α繞該軸線旋轉，其運動軌跡為圓錐面，使錐頂至繪圖平面的距離為某一給定值，則筆尖在繪圖平面繪出的圖線即為求作的圓錐曲線。


圖1是繪製雙曲線時軸—套式虛、實軸圓錐曲線規裝配示意圖；圖2是繪製p較小拋物線時套—軸式虛、實軸圓錐曲線規的裝配示意圖；圖3是繪製p較大拋物線時套—軸式虛、實軸圓錐曲線規的裝配示意圖；圖4是繪製橢圓時軸—套式虛、實軸圓錐曲線規的裝配示意圖；圖5是繪製橢圓時套—軸式虛、實軸圓錐曲線規的裝配示意圖。
具體實施方式
1、軸—套式虛、實軸圓錐曲線規的實施方式如圖1所示，軸—套式虛、實軸圓錐曲線規主要由支撐器，傾角調整器7、錐角調整器13、畫筆12幾大部件組成。其中錐角調整器13為軸式結構，傾角調整器7為套式結構，支撐器由立柱5、底座1組成，立柱5裝在底座1上。傾角調整器7上設有制動螺帽4、立柱套3、螺旋測微器2，正背面均刻有角度的刻度盤18、螺釘9、軸8、錐軸套17，制動螺帽46(參見圖4)。螺旋測微器2通過羅紋與立柱套3聯接，刻度盤18用螺釘9固定在傾角調整器7上，錐軸套17與立柱套3通過軸8聯接。錐軸套17繞軸8轉過的角度就是錐軸套17中心線與繪圖平面的傾角β，β可由指示臺6上的指示刻線K指示，指示臺6用螺釘緊固在傾角調整器7上，錐角調整器13上設有錐軸16，螺釘15，軸14，筆套10，刻度盤11，刻度盤11用螺釘15緊固在錐角調整器13上，錐軸16與筆套10通過軸14聯接，錐軸16繞軸14轉過的角度就是筆套10的中心線與錐軸16中心線的交角α，也就是畫筆12中心線(圓錐面素線)與虛軸軸線(圓錐面中心線)的夾角α，α可由筆套10上指示刻線K指示。
傾角調整器可以不設螺旋測微器2。
A雙曲線的繪製如圖1所示，將傾角調整器7的β調為0°，根據所需繪雙曲線調整錐角調整器13的角度α，調整螺旋測微器2並使其下端面對正立柱5上適當的毫米刻線，旋緊制動螺帽4，使傾角調整器7定位於立柱5上，將錐角調整器13的錐軸16插入錐軸套17中，放入墊片，旋緊螺帽。將畫筆12插入筆套10中。使底座1左右兩側中間的豎刻線對正雙曲線實軸的延長線，使筆套10位於錐軸套17的正上方，筆尖指在雙曲線與實軸交點處，一手壓住底座1，一手使畫筆12繞錐軸的中心線(虛軸)旋轉，筆尖便可繪出所需的雙曲線。
B拋物線的繪製調節傾角調整器7及錐角調整器13，使β＝α，其餘操作方法與繪製雙曲線的操作方法基本相同。
2、套—軸式虛，實軸圓錐曲線規實施方式如圖2，圖3所示，套—軸式虛，實軸圓錐曲線規主要由支撐器、傾角調整器7，錐角調整器13、畫筆12幾大部件組成。其中傾角調整器為軸式，錐角調整器為套式，傾角調整器7的制動螺帽4，立柱套3、螺旋測微器2，軸8、螺釘9，與圖1的對應結構相同，不同的是角度指示刻線K直接刻在傾角調整器7上，刻度盤18是單面刻有角度，以錐軸16、墊圈、螺帽代替錐軸套17，傾角調整器7可以不設螺旋測微器2，錐角調整器13與圖1的對應結構基本相同，不同的是以錐軸套17代替錐軸16和墊圈、螺帽。圖3的錐角調整器13上也設有刻度盤11、筆套10、軸14和錐軸套17，還有緊定旋鈕35、指針38，制動螺帽46(參見圖5)。刻度盤11和指針38分別用螺釘緊固在錐角調整器13上，筆套10與錐軸套17通過軸14聯接，筆套10與錐軸套17間角度可調。
A 繪圖方法除錐軸套套入錐軸的方向不同外，其繪圖方法與軸—套式虛、實軸圓錐曲線規的繪圖方法相同。其中圖2給出了繪製P較小的拋物線時示意圖。當拋物線的P較大時，將傾角調整器反向套入立柱5中，如圖3所示。
3、橢圓的繪製當錐角2α＝0時，圓錐面就成了圓柱面。與圓柱面中心線交角為β的平面截圓柱面所得交線就是橢圓。當β＝90°時，交線是圓。當柱面調整器筆尖到實軸44的距離不變且繞實軸44旋轉時，筆尖是在圓柱面上運動。因此，筆尖繞與繪圖平面傾角為β的軸線旋轉一周所繪圖線即為橢圓。橢圓的短半軸b等於筆尖到該軸線的距離，橢圓的長半軸a＝b/sinβ。
A用軸—套式虛、實軸圓錐曲線規繪製橢圓如圖4所示，將傾角調整器7按所需調整β角，將傾角調整器7反向套入立柱5中並用制動螺帽4緊固在立柱5合適高度上。將柱面調整器45套入實軸44中，調整筆尖到實軸44軸線的距離等於b，將實軸44穿入錐軸套17中，旋緊制動螺帽46，將實軸44針尖扎在橢圓中心，按圖1中所述操作方法使筆尖繞實軸44旋轉一周，即可繪得所需橢圓。
當β較大時，可拆下刻度片18，將其反面作為正面重新安裝，將傾角調整器7按所需調整β角，其餘操作方法與上述方法基本相同。
當β＝90°時，所繪曲線是圓。
B、用套—軸式虛、實軸圓錐曲線規繪製橢圓如圖5所示，用套—軸式虛、實軸圓錐曲線規繪製橢圓時，將錐角調整器13用作傾角調整器，旋緊緊定旋鈕35可使錐角調整器13定位於立柱5上。β角的調整是使指針38指示的角度是β的餘角，其餘操作方法與上述方法大致相同。
由於本實用新型採用了立柱+底座的支撐結構和「虛」、實軸方案以及各自獨立的傾角、錐角調整裝置，使錐頂距繪圖平面的距離從零開始連續可調，傾角β在0°～90°範圍內連續可調，因此，本實用新型的調整範圍很寬，且結構嚴謹，科學，可方便、準確地繪製出所需的雙曲線、拋物線、橢圓和圓，可充分滿足廣大科技人員及學生準確繪製各種圓錐曲線的需要。
權利要求1.一種虛、實軸圓錐曲線規，其特徵在於它由支撐器、傾角調整器(7)、錐角調整器(13)和畫筆(12)構成，其中支撐器由立柱(5)和底座(1)構成，立柱(5)裝在底座(1)上，傾角調整器(7)上設有立柱套(3)，立柱套(3)套在立柱(5)上，在立柱(5)上可上下移動，錐角調整器(13)上設有筆套(10)，畫筆(12)穿在筆套(10)中，可上下滑動，傾角調整器(7)和錐角調整器(13)通過連接件聯接。
2.根據權利要求1所述的虛、實軸圓錐曲線規，其特徵在於傾角調整器(7)和錐角調整器(13)的連接件有兩種形式，一種是錐角調整器(13)的錐軸套套在傾角調整器(7)的錐軸上並可以繞錐軸轉動，另一種是錐角調整器(13)的錐軸插入傾角調整器(7)的錐軸套中並可以在其中轉動。
3.根據權利要求1所述的虛、實軸圓錐曲線規，其特徵在於傾角調整器(7)上還設有軸(8)和刻度盤(18)、制動螺帽(4)，刻度盤(18)用螺釘(9)固定，立柱套(3)通過軸(8)與錐軸(套)聯接。
4.根據權利要求1所述的虛、實軸圓錐曲線規，其特徵在於錐角調整器(13)還設有軸(14)和刻度盤(11)，刻度盤(11)用螺釘(15)固定，筆套(10)通過軸(14)與錐軸(套)聯接。
5.根據權利要求1所述的虛、實軸圓錐曲線規，其特徵在於所述的錐角調整器(13)和畫筆(12)可用柱面調整器(45)和實軸(44)代替，實軸(44)可穿入傾角調整器(7)的錐軸套中並用制動螺帽緊固，柱面調整器(45)套入實軸(44)中，可繞實軸(44)上下滑動和轉動。
專利摘要一種圓錐曲線規,由支撐器、傾角調整器、錐角調整器和畫筆構成,支撐器由底座和立柱組成,立柱裝在底座上,傾角調整器套在立柱上,高度可調,傾角調整器可在空間確定一根軸(虛軸或實軸)的軸線與繪圖平面的傾角β,畫筆可在錐角調整器的筆套中滑動,錐角調整器可調整畫筆與軸線的角度(半錐角)α,當畫筆繞該軸線旋轉時,便可繪得所需要雙曲線、拋物線、橢圓和圓,本劃規因錐角調整器與傾角調整器的配合有軸—套式和套—軸式而有兩種構型,結構嚴謹、通過構件間不同配合,能在很寬範圍內精確調整,繪圖方便、準確,可製成普通型和專業型,以滿足人們對繪圖的不同要求。
文檔編號B43L11/02GK2500495SQ0125192
公開日2002年7月17日 申請日期2001年9月17日 優先權日2001年9月17日
發明者吳光文 申請人:吳光文