CN1025485C - 椭圆规结构 - Google Patents

Abstract

本发明的椭圆规具有由插销联接件相互联接并再联接到在末端支撑架之间沿着椭圆纵向轴延伸的部件上的旋转驱动部体上的一对支撑臂。一个直线移动机械装置被安装在一个末端支撑架上限制插销联接件沿着椭圆横向轴作直线运动。该装置包括一个装在纵向轴上的固定枢轴点上的并具有制约通道的枢轴部件。一个导向臂被滑动式地夹持在通道中以便随时保持一种与枢轴点交汇并连同驱动部件的旋转和插销接件沿着横向轴的运动一起运动的滑动式移动。

Description

本发明一般涉及一种绘制或描制椭圆的仪器或工具，特别是涉及一种结构经过改进的，使用起来更为稳定和方便的椭圆绘制仪器。

绘图仪器或切割工具已被建议采用各种机械结构以便在绘制或描制椭圆时较之于传统的，采用曲线样板的手工绘制方法更为方便和精确。特别是人们希望在将仪器旋转完整的一周的同时将椭圆绘制成，而不是分成几段曲线逐步完成，这样就能绘制成一个带有光滑和匀称的曲线的首尾准确吻合的椭圆。

作为一个例子，授于纳莫特（Nemoto）的第4，182，043号美国专利展示出一种滑动式地支持在一对安装在两个相隔开的支撑架上的滑杆上的驱动部件。滑杆沿着准备绘制的椭圆的纵向轴方向延伸。该驱动部件与在第一支撑臂一端处的狭缝滑动式地相联接以便驱动该臂旋转。第一支撑臂的另一端通过一插销与第二驱动臂的一端相连，一个绘图笔固定在第二驱动臂的另一端。一对支撑臂对称地从支撑架处延伸过来并旋转式地联接到上述插销上，与此同时这时支撑臂的末端耦联到可在伞齿轮上移动的正齿轮上，从而迫使上述插销延着椭圆的横向轴方向运动。当使上述驱动件旋转完整的一周后即完成了一个椭圆的绘制工作，该驱动部件与上述狭缝的滑动联接位置可以进行调整以便建立椭圆沿其横向轴的直径。在第二支撑臂上的绘图笔可以进行调整以便建立椭圆沿其纵向轴的直径。

然而，这种类型的椭圆规结构具有若干实质性的问题，其中用以活动式地支持支撑臂末端的正伞齿轮构造在制造、组装和拆卸时都相 当复杂。其次，可被绘制的椭圆的大小被两个端部支撑架的相隔距离以及所选择的支撑臂、正齿轮和伞齿轮的尺寸所制约。再其次，椭圆的中心被限定在两个端部支撑架之间的中间位置，从而在该端部支撑架不能放置在将要被绘制的椭圆的区域上时，很难使用该椭圆规进行绘制该椭圆的工作。授予佛吉尔（Vozel）的第2，237，309号美国专利揭示了另外一种椭圆规结构，该椭圆规使用行星齿轮和滑动的横向管来支持第二支撑臂（即绘制臂），但是在绘制椭圆时仍具有与上述纳莫特结构相类似的限制。

在授于威斯尔本（Witherspoon）的第2，156，417号美国专利中，椭圆规结构将位于第一和第二支撑臂之间的插销通过一个直线移动机械装置被限定在仅可沿横向轴移动，该机械装置仅安装在一个末端支撑架上。这种装置克服了对将被绘制的椭圆的大小的限制，并能在不限制另一末端支撑架所要求的任何位置变换的情况下允许在所希望绘制的区域上进行绘制。然而，威斯尔本的直线移动机械在结构上非常复杂，具有一个固定的枢轴点，一个自由的摆动点，一对被安装在一个末端支撑架上的拉力弹簧活动式地偏置的剪切式支撑臂。这种复杂的结构在制造时，组装时或在拆卸时以使用一不同尺寸的移动机械加以替换时将会是困难的。

从而，本发明的主要目的是提供一个经过改进的，将被绘制的椭圆的大小不被限制的椭圆规结构。特别是，本发明具有一个安装在其自身的一个末端的，在结构上非常简单的直线移动装置，从而使这种装置制造和组装容易，成本低并在需时更换不用尺寸的移动装置时易于拆卸。

根据本发明，一个椭圆规结构包括一对末端支撑架，一个沿着准备绘制的椭圆的区域上的纵向轴之间延伸的纵向部件，一个被滑动式地支撑在上述纵向部件上并有一个安装在其自身上的旋转驱动部件的 滑动架部件，上述被支撑在滑动架部件上的驱动部件在旋转时可自由地在上述纵向部件上沿着上述纵向轴滑动，本椭圆规还包括第一支撑臂和第二支撑臂，上述第一支撑臂具有一个由第一插销联接件固定式地联接到上述驱动部件上的末端和一个由第二插销联接件固定式地接到上述第二支撑的一个末端的相反的末端，一个固定在上述第二支撑臂的一个相反末端上的绘图笔，一个安装在上述一对末端支撑架中的一个支撑架上的直线移动机械装置，该装置用以限制在上述第一和第二支撑臂之间的插销联接件在上述驱动部件旋转时仅仅沿着与上述纵向轴垂直的横向轴作直线运动，上述直线移动机械装置包括一个安装在上述末端支撑架上的并位于沿着上述纵向轴上的一个固定的枢轴点上的枢轴部件，一个安装在上述一个末端支撑架上并具有一个由该支撑架延伸出来的具有第一长度的以及与上述纵向轴对准的远端的延伸部件，一个具有第二长度并带有一个枢轴式联接到上述延伸部件上的远端的末端的摆动臂，一个具有较之于第一和第二长度的总和更长的第三长度的导向臂，该导向臂带有一个枢轴式地联接到上述摆动臂的另一相反末端上的末端和另一枢轴式地联接到上述位于第一和第二支撑臂之间的上述第二插销联接件上的末端，上述枢轴部件具有一个制作在该部件内的使上述枢轴点与之交会的夹持通道，在该夹持通道中上述导向臂被滑动式地夹持着以便在任何时候都能保持一种与上述枢轴点交会的并连同上述驱动部件的旋转和上述第二插销联接件沿着上述横向轴的运动一起运动的滑动式移动。

在本椭圆规结构的最佳实施例中，一个曲柄摇把被联接到第一插销联接件上以便使第一和第二支撑臂旋转从而绘制出一个椭圆。该曲柄摇把具有一个将该摇把保持到保管位置的铰链。上述滑动架部件被滑动式地安放在一对纵向的导轨上，在第一和第二支撑臂上带有滑块，螺杆和夹板以便调整由第一插销联接件到第二插销联接件的间隔 位置，以及由第二连接件到绘图笔的间隔距离，从而可以绘制出不同尺寸的椭圆。

本发明的其它目的，特征和优点将由以下对照附图的实施本发明的最佳实施例的详细描述而变得显而易见，其中：

图1是按照本发明的一个椭圆规结构的透视图;

图2是描绘在图1中的椭圆规结构的侧视图;

图3是位于本发明的椭圆规结构的支撑臂之间的连接件的部件分解图;

图4是用于本发明的直线移动机械装置的部件分解图;

图5A，5B，5C和5D描述支撑臂和直线移动机械装置在绘制椭圆时的位置;

图6是描述直线移动机械装置的径向几何形状的图解。

参看图1，一个椭圆规结构具有一对末端支撑架10a和10b并带有在位于支撑臂之间的和沿着曲线LL所指示的纵向轴方向延伸的纵向导轨。在图中左方末端用断线绘制上述纵向导轨以便表示该导轨可以具有任何所希望的长度以便可用来绘制任何所希望的尺寸大小的椭圆。一个滑动块部件12通过制作在部件上的并穿过其中的滑动膛滑动式地支撑在纵向的导轨上。一个由总号13表示出来的、可旋转的驱动部件被安装在滑动架部件12上。该驱动部件包括一个联接到曲柄位置15的摇把，一个固定式地连接到曲柄位置15上和连接到第一支撑臂上（下面将进一步说明）的驱动插销16。当摇把14被转动时，驱动部件13可以自由地经由滑动架部件12在纵向导轨11上沿着纵向轴LL滑动。当椭圆规被贮藏起来或不使用时，该摇把被铰链回复到曲柄位置以便使其下放到一个保管位置（由点划线的箭头和虚线表示）。

驱动部件13经由穿过滑动架部件的驱动插销16与第一支撑臂17的末端相联接。一个套管16b和压缩弹簧16c被用来提升绘图笔，这点 将在下文作进一步地解释。第一支撑臂的另一相反末端被一个可调整的块19的位置定界并经由一个联接插销21联接到第二支撑臂18的一个末端，该末端是由另一个可调整的块20所定界。绘图笔22是在第二支撑臂的另一相反末端上用于绘制或割制一个位于所描述的结构下的椭圆EE。在第一和第二支撑臂17和18之间的、与驱动插销16相隔开的联接插销21的位置可以通过拧松在块19上的蝶形螺钉和将其沿着第一支撑臂17的远端滑动到新的位置而加以调整。类似地与联接插销21相隔开的绘图笔22的位置可以通过拧松在块20上的蝶形螺钉和使第二支撑臂18经由块20滑动到一个新的位置而加以调整。第一和第二支撑臂被显示出沿其长度方向具有痕记的刻度从而使这两个支撑臂的位置的准确量度可以被很方便地阅读出来，这二个量度决定了椭圆的长短半径。

该椭圆规具有一个安装在一个末端支撑架10a上的、用于制约位于第一和第二支撑臂之间的联结插销21在驱动部件13旋转时仅限于沿垂直于纵向轴LL的横向轴TT方向作直线移动的直线移动机械装置。该直线移动机械装置包括一个安装在一个固定的枢轴点上并与纵向轴LL相对准的枢轴部件31，一个安装在上述一个末端支撑架10a并与纵向轴相对准的延伸部件32，一个具有一个枢轴式地联接到延伸部件远端的末端的摆动臂33，以及一个具有枢轴式地联接到上述摆动臂33的另一相反末端上的末端和另一枢轴式地联接到上述位于第一支撑臂17和第二支撑臂18之间的联接插销21上的导向臂34。延伸部件32可以带有一个用于安装枢轴部件31在其上面的部分，从而整个组合件可以作为一个整体安装到末端支撑架上并带有一个穿过制作在支撑架上的窗口向外延伸的导向臂。

参看图2和图5A-5D，这个椭圆规的部件的位置，现在将被描述出怎样绘制一个椭圆。联接插销21的位置P2被直线移动机械装置限制在 横向轴TT上移动。当摇把14旋转时，驱动插销16开始使得被连接的第一支撑臂17的末端转动，从而使联接插销21的位置P2沿着横向轴TT向外移动。滑动架部件12（和驱动插销16的位置P3）连同驱动运动自由地沿着纵向导轨11滑动。绘图笔22的位置P1开始围绕位于纵向轴LL和横向轴TT交叉点处的椭圆中心转动。当摇把14旋转一周时，该椭圆规的各部分回复到它们各自如图2所示的起始位置。从而，设立于驱动插销16和联接插销21之间的间距RT决定了椭圆EE沿着横向轴方向的直径，而设立于联接插销21和绘图笔22之间的间距RL决定了沿着纵向轴方向的半径。如果RT大于RL，该椭圆将在沿其横向轴TT方向有它的长半径。相反，如果RL大于RT，该椭圆将在沿其纵向轴LL方向有它的长半径。如果RT被设立为与RL相等，一个具有相同半径的圆周将被绘制出来。

从而，只要在沿着第一支撑臂和第二支撑臂17和18的位置上设立块19和20的位置，就可以绘制各种范围的椭圆。椭圆尺寸延伸的极限位置可以通过增加臂的长度来增加。椭圆的尺寸和/或覆盖在将被绘制的椭圆上的区域也还可以通过延伸导向臂34的长度来增加。在图2中，导向臂具有一与延伸部件32的长度E，摆动臂33的长度S和位于联接插销21和枢轴部件31的位置之间的间距相等的长度。

如图3所示，第一和第二支撑臂可以通过将驱动插销16拧到制作在第一支撑臂17的末端处的螺丝孔16a中去加以制作和组装。联接插销21被***到位于块19的底墙处的孔中和***到位于导向臂34的末端的限制孔34b中，然后再被拧入位于块20的上部墙处的螺丝孔中。用于调整块19和20的蝶形螺钉19a和20a也在图中表示出来了。绘图笔22可以有一个可以拧到第二支撑臂末端的螺丝孔中去的、具有螺纹的末端。

在图4中，一个枢轴插销31a通过延伸部件32的一个末端被*** 到枢轴部件31中，从而使该枢轴部件被固定在延伸部件上作为该部件的基底但又保持其可自由地枢轴式地转动。一个螺钉32a将延伸部件32紧固在末端支撑架10a上。一个枢轴插销33a将摆动臂33的一个末端保持在延伸部件32的远端从而使其可以在该末端上自由地枢轴式地转动。枢轴部件31被制成为一个圆柱形的块体。制约通道31b被制作在枢轴部件31的顶部，导向臂被限制在通道中并能沿着制约通道31b自由地滑动。

在图6中，本发明的直线移动机械装置的径向几何形状通过一系列位置的改变来加以描绘的。当导向臂34被制约在与由枢轴部件31限定的枢轴点交汇的位置并沿着制约通道31b滑动时，延伸部件（长度E），摆动臂（长度S）和导向臂（K+E+S）保证了导向臂的末端（用于联接插销21的孔34b）被限约到仅仅沿着横向轴TT的直线并可在直线移动机械装置的各个位置内延展。

当各臂在一圆圈内彼此相互围绕而运动时，首先，上述摇动臂33和延伸部件32均位于上述导向臂34下方的一条直线上，由上述枢轴部件31至在枢轴销34a下方对齐的中心点的长度的和为K（即K+E+S-E-S）。于是，各臂向一侧边（例如轴LL的左侧）运动，在该侧边，上述延伸部件32在摆动臂33的下方运动，而上述导向臂34则运动到其最大侧边角位置“I”，于该位置处，其长度K+E+S为一直角三角形的斜边，而其从上述枢轴部件31到中心点的三角学距离则为K。然后，上述延伸部件32继续转动，直至其又再在上述摆动臂33下方运动，其从上述枢轴部件31到中心点的长度的和又为K。最后，各臂向轴LL的另一侧边运动，在该轴LL的另一侧边，上述导向臂34运动到其最大侧边角“9”，而其从枢轴部件31到中心点的三角学距离又为K。因此，由上述枢轴部件31到中心点的距离保持为一常数K，与此同时，上述枢轴销34a是永远限制在沿椭圆的短轴TT的方向上往复运动。

本发明的另一附加特征是可以用手来操作摇把以提升绘图笔离开制面从而绘制部分的椭圆或椭圆弧线。如图2所示，当摇把14被下压到枢轴点PA（按照双头箭头所示的方向）曲柄位置15被向上提升。并且，借助于经过联接插销16的联接关系，通过压缩位于套管16b和滑动架12之间的弹簧16c将第一支撑臂提升起来。与此同时第一提升臂也将第二提升臂18及绘图笔22与其一起提升起来。只要简单地将摇把14放回到中性位置就能使绘图笔恢复与绘制图面的接触。作为进一步的特征，一个带有刻有将要绘制的椭圆的中心位置（在P2）的样板或尺可以放置在两个末端支撑架之间。

本发明的椭圆规结构可以很方便地应用到各个方面。该椭圆规可以被制作成和缩小成袖珍式的绘图仪器。特殊的性能包括可折叠的、方便贮藏的摇把，在端部支持架底部的摩擦带（橡皮、毛毡等）。该椭圆规也可被设计成为具有一个保持在联接到安装在绘图桌的静止的支架上的定位臂的末端支撑，并带有另一个可在给制图面上自由移动的作为一个支脚或基底的末端支撑的绘图工具。该椭圆规可以被适用于带有一个制作成为切割刀刃，框架喷嘴，激光，或具有压力的水和气体的喷嘴的尖头的机械或切割工具。所希望的椭圆的尺寸可以在机械的控制下，通过一个驱动驱动部件13的旋转分挡器和用于块19和20的线型操作器来设立有关的控制尺寸的数字。本发明的椭圆规特别有利于用作为一个绘图仪器或机械工具，因为它具有相当简单的构造，具有可将直线移动机械装置安装到仅与一个末端支撑架相距一段的位置的特性，及具有将整个工具底下除了绘图笔本身之外的全部部位制成开放的空间的特性。

虽然本发明已被参照某些最佳实施例作了描述，可以理解的是，仍可在与本发明广泛的原理相符合的情况下对发明作出各种变体的修改。正如下列权利要求书中所定义的那样，本发明的最佳实施例和所 有各种变体和改进均已被包括到本发明的范围和精神中去了。

Claims (10)

1、一种椭圆规结构包括：滑动式驱动部件，支撑臂和驱动臂，其特征在于，该圆规结构还包括：

一对末端支撑架，

一个沿着准备绘制的椭圆的区域上的纵向轴之间延伸的纵向部件，

一个被滑动式地支撑在上述纵向部件上并有一个安装在其自身上的旋转驱动部件的滑动架部件，其中上述被支撑在上述滑动架部件上的驱动部件在旋转时可自由地在上述纵向部件上沿着上述纵向轴滑动，

第一支撑臂和第二支撑臂，上述第一支撑臂具有一个由第一插销联接件固定式地联接到上述驱动部件上的末端和一个由第二插销联接件固定式联接到上述第二支撑臂的一个末端的相反的末端，

一个固定在上述第二支撑臂的一个相反末端上的绘图笔，

一个安装在上述一对末端支撑架中的一个支撑架上的，用以限制在上述第一和第二支撑臂之间的插销联接件在上述驱动部件旋转时仅仅沿着与上述纵向轴垂直的横向轴作直线运动的直线移动机械装置，

其中，上述直线移动机械装置包括一个安装在上述一个末端支撑架上的并位于沿着上述纵向轴上的一个固定的枢轴点上的枢轴部件，一个安装在上述一个末湍支撑架上并具有一个由该支撑架延伸出来的，具有第一长度的以及与上述纵向轴对准的远端的延伸部件，一个具有第二长度并带有一个枢轴式联接到上述延伸部件上的远端的末端的摆动臂，一个具有较之于第一和第二长度的总和更长的第三长度的导向臂，该导向臂带有一个枢轴式地联接到上述摆动臂的另一相反末端上的末端和第一枢轴式地联接到上述位于第一和第二支撑臂之间的上述第二插销联接件上的末端，上述枢轴部件具有一个制作在该部件内的使上述枢轴点与之交会的夹持通道，在该夹持通道中上述导向臂被滑动式地夹持着以便在任何时候都能保持一种与上述枢轴点交会的并连同上述驱动部件的旋转和上述第二插销联接件沿着上述横向轴的运动一起运动的滑动式移动。

2、根据权利要求1所述的椭圆规结构，其特征在于上述驱动部件包括允许上述绘图笔从其绘制位置被提升起来的装置，该装置包括一个在一枢轴点附近被联接到联接在第一支撑臂上的曲柄位置的摇把。

3、根据权利要求1所述的椭圆规结构，其特征在于上述摇把是采用一个用来将上述摇把保持到一个贮藏位置的铰链联接到上述曲柄位置的。

4、根据权利要求1所述的椭圆规结构，其特征在于上述纵向部件是通过一对具有安装在上述末端支撑架上的末端的导轨来制作的，而上述滑动架部件具有一对用来在上述导轨上滑动的滑动孔。

5、根据权利要求1所述的椭圆规结构，其特征在于上述第一支撑臂和第二支撑臂各自具有一个延伸的长度和一个用来将其相应的联接末端的位置沿各自的长度设立到任何所希望的位置的调整块。

6、根据权利要求5所述的椭圆规结构，其特征在于上述第二插销联接件是一个联接在上述第一支撑臂的调整块和上述第二支撑臂的调整块之间的联接插销。

7、根据权利要求1所述的椭圆规结构，其特征在于上述枢轴部件是一个枢轴式的圆柱形的块体并在该块体的顶部制有一用来滑动式地接收在其中的上述导向臂的制约通道。

8、根据权利要求1所述的椭圆规结构，其特征在于上述直线移动机械装置被制作与一个体单元，而上述延伸部件包括一个用来将上述枢轴部件安装在其上部的位置和另一用来将上述单元固定到上述一个末端支撑架上的位置。

9、根据权利要求8所述的椭圆规结构，其特征在于上述延伸部件通过采用经过上述一个末端支撑架上的窗口的上述导向臂固定到上述一个末端支撑架上。

10、根据权利要求1所述的椭圆规结构，其特征在于当将该椭圆规用作为一切割工具时，上述绘图笔包含一个切割部件。

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