專利名稱：虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種繪圖工具，特別是一種可以繪制圓錐曲線(圓、橢圓、拋物線，雙曲線)的劃規(guī)。
背景技術(shù)：
在公開(kāi)的一些繪制圓錐曲線的繪圖工具專利中，有的采用使筆桿繞一真實(shí)軸旋轉(zhuǎn)，筆桿運(yùn)動(dòng)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(guó)專利88201682.2的筆桿中心線與迥轉(zhuǎn)軸線是異面直線，當(dāng)筆繞迥轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，筆桿中心線不是圓錐面素線，因而筆尖所繪圖線不是準(zhǔn)確的圓錐曲線；中國(guó)專利93214821.2是在普通圓規(guī)的左腿上設(shè)有支撐架，右腿上增加附腿；另一份中國(guó)專利95116402.3由角度迥轉(zhuǎn)軸、定桿迥轉(zhuǎn)軸、定位銷、定桿套、動(dòng)桿套和畫筆構(gòu)成，這三份文獻(xiàn)均采用三角支撐結(jié)構(gòu)，工作時(shí)是使筆尖繞一真實(shí)軸(實(shí)軸)旋轉(zhuǎn)，由于結(jié)構(gòu)本身的限制，錐面頂點(diǎn)距繪圖面的高度不能調(diào)小。由于上述專利存在著調(diào)整范圍窄、動(dòng)作不可靠等缺陷，不能適應(yīng)繪圖的需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明人經(jīng)過(guò)多年精心研究，設(shè)計(jì)了一種采用“虛--實(shí)軸”方案，通過(guò)幾種構(gòu)件的不同組合，能在很寬范圍內(nèi)精確調(diào)整，可方便、準(zhǔn)確地繪制出各種圓錐曲線的劃規(guī)。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的；虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)由支撐器、傾角調(diào)整器、錐角調(diào)整器和畫筆構(gòu)成，其中支撐器由立柱和底座構(gòu)成，立柱裝在底座上，傾角調(diào)整器上設(shè)有立柱套，立柱套套在立柱上，在立柱上可上下移動(dòng)，錐角調(diào)整器上設(shè)有筆套，畫筆穿在筆套中，可上下滑動(dòng)，傾角調(diào)整器和錐角調(diào)整器通過(guò)連接件聯(lián)接。
上面所述的傾角調(diào)整器和錐角調(diào)整器的連接件有兩種形式，一種是錐角調(diào)整器的錐軸套套在傾角調(diào)整器的錐軸上并可以繞錐軸轉(zhuǎn)動(dòng)，另一種是錐角調(diào)整器的錐軸插入傾角調(diào)整器的錐軸套中并可以在其中轉(zhuǎn)動(dòng)，前者稱為套--軸式虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)，后者稱為軸--套式虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)。
傾角調(diào)整器上還設(shè)有軸和刻度盤、制動(dòng)螺帽，刻度盤用螺釘固定，立柱套通過(guò)軸與錐軸(套)聯(lián)接，立柱套和錐軸(套)間角度可調(diào)。
錐角調(diào)整器還設(shè)有軸和刻度盤，刻度盤用螺釘固定，筆套通過(guò)軸與錐軸(套)聯(lián)接。
以上所述的錐角調(diào)整器和畫筆可用柱面調(diào)整器和實(shí)軸代替，實(shí)軸可穿入傾角調(diào)整器的錐軸套中并用制動(dòng)螺帽緊固，柱面調(diào)整器套入實(shí)軸中，可繞實(shí)軸上下滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，柱面調(diào)整器可不設(shè)制動(dòng)螺帽。
本實(shí)用新型的工作原理是；當(dāng)一錐角為2α的圓錐面被一個(gè)與圓錐面中心線交角為β的平面所截時(shí)，所得交線為圓錐曲線，其離心率e為e＝cosβ/cosα當(dāng)e＜1時(shí)，β＞α，曲線為橢圓；當(dāng)e＝1時(shí)，β＝α，曲線為拋物線；當(dāng)e＞1時(shí)，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(shí)用新型的技術(shù)方案是以繪圖平面為剖切平面，使傾角調(diào)整器與支撐器相配合，在空間確定一根軸(虛軸或?qū)嵼S)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(zhuǎn)，其運(yùn)動(dòng)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是繪制雙曲線時(shí)軸—套式虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)裝配示意圖；圖2是繪制p較小拋物線時(shí)套—軸式虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)的裝配示意圖；圖3是繪制p較大拋物線時(shí)套—軸式虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)的裝配示意圖；圖4是繪制橢圓時(shí)軸—套式虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)的裝配示意圖；圖5是繪制橢圓時(shí)套—軸式虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)的裝配示意圖。
具體實(shí)施方式
1、軸—套式虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)的實(shí)施方式如圖1所示，軸—套式虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)主要由支撐器，傾角調(diào)整器7、錐角調(diào)整器13、畫筆12幾大部件組成。其中錐角調(diào)整器13為軸式結(jié)構(gòu)，傾角調(diào)整器7為套式結(jié)構(gòu)，支撐器由立柱5、底座1組成，立柱5裝在底座1上。傾角調(diào)整器7上設(shè)有制動(dòng)螺帽4、立柱套3、螺旋測(cè)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(dòng)螺帽46(參見(jiàn)圖4)。螺旋測(cè)微器2通過(guò)羅紋與立柱套3聯(lián)接，刻度盤18用螺釘9固定在傾角調(diào)整器7上，錐軸套17與立柱套3通過(guò)軸8聯(lián)接。錐軸套17繞軸8轉(zhuǎn)過(guò)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(tái)6上的指示刻線K指示，指示臺(tái)6用螺釘緊固在傾角調(diào)整器7上，錐角調(diào)整器13上設(shè)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(diào)整器13上，錐軸16與筆套10通過(guò)軸14聯(lián)接，錐軸16繞軸14轉(zhuǎn)過(guò)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(diào)整器可以不設(shè)螺旋測(cè)微器2。
A雙曲線的繪制如圖1所示，將傾角調(diào)整器7的β調(diào)為0°，根據(jù)所需繪雙曲線調(diào)整錐角調(diào)整器13的角度α，調(diào)整螺旋測(cè)微器2并使其下端面對(duì)正立柱5上適當(dāng)?shù)暮撩卓叹€，旋緊制動(dòng)螺帽4，使傾角調(diào)整器7定位于立柱5上，將錐角調(diào)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(cè)中間的豎刻線對(duì)正雙曲線實(shí)軸的延長(zhǎng)線，使筆套10位于錐軸套17的正上方，筆尖指在雙曲線與實(shí)軸交點(diǎn)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(zhuǎn)，筆尖便可繪出所需的雙曲線。
B拋物線的繪制調(diào)節(jié)傾角調(diào)整器7及錐角調(diào)整器13，使β＝α，其余操作方法與繪制雙曲線的操作方法基本相同。
2、套—軸式虛，實(shí)軸圓錐曲線規(guī)實(shí)施方式如圖2，圖3所示，套—軸式虛，實(shí)軸圓錐曲線規(guī)主要由支撐器、傾角調(diào)整器7，錐角調(diào)整器13、畫筆12幾大部件組成。其中傾角調(diào)整器為軸式，錐角調(diào)整器為套式，傾角調(diào)整器7的制動(dòng)螺帽4，立柱套3、螺旋測(cè)微器2，軸8、螺釘9，與圖1的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)相同，不同的是角度指示刻線K直接刻在傾角調(diào)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(diào)整器7可以不設(shè)螺旋測(cè)微器2，錐角調(diào)整器13與圖1的對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)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(diào)整器13上也設(shè)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(dòng)螺帽46(參見(jiàn)圖5)。刻度盤11和指針38分別用螺釘緊固在錐角調(diào)整器13上，筆套10與錐軸套17通過(guò)軸14聯(lián)接，筆套10與錐軸套17間角度可調(diào)。
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(shí)軸圓錐曲線規(guī)的繪圖方法相同。其中圖2給出了繪制P較小的拋物線時(shí)示意圖。當(dāng)拋物線的P較大時(shí)，將傾角調(diào)整器反向套入立柱5中，如圖3所示。
3、橢圓的繪制當(dāng)錐角2α＝0時(shí)，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(dāng)β＝90°時(shí)，交線是圓。當(dāng)柱面調(diào)整器筆尖到實(shí)軸44的距離不變且繞實(shí)軸44旋轉(zhuǎn)時(shí)，筆尖是在圓柱面上運(yùn)動(dòng)。因此，筆尖繞與繪圖平面傾角為β的軸線旋轉(zhuǎn)一周所繪圖線即為橢圓。橢圓的短半軸b等于筆尖到該軸線的距離，橢圓的長(zhǎng)半軸a＝b/sinβ。
A用軸—套式虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)繪制橢圓如圖4所示，將傾角調(diào)整器7按所需調(diào)整β角，將傾角調(diào)整器7反向套入立柱5中并用制動(dòng)螺帽4緊固在立柱5合適高度上。將柱面調(diào)整器45套入實(shí)軸44中，調(diào)整筆尖到實(shí)軸44軸線的距離等于b，將實(shí)軸44穿入錐軸套17中，旋緊制動(dòng)螺帽46，將實(shí)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(shí)軸44旋轉(zhuǎn)一周，即可繪得所需橢圓。
當(dāng)β較大時(shí)，可拆下刻度片18，將其反面作為正面重新安裝，將傾角調(diào)整器7按所需調(diào)整β角，其余操作方法與上述方法基本相同。
當(dāng)β＝90°時(shí)，所繪曲線是圓。
B、用套—軸式虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)繪制橢圓如圖5所示，用套—軸式虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)繪制橢圓時(shí)，將錐角調(diào)整器13用作傾角調(diào)整器，旋緊緊定旋鈕35可使錐角調(diào)整器13定位于立柱5上。β角的調(diào)整是使指針38指示的角度是β的余角，其余操作方法與上述方法大致相同。
由于本實(shí)用新型采用了立柱+底座的支撐結(jié)構(gòu)和“虛”、實(shí)軸方案以及各自獨(dú)立的傾角、錐角調(diào)整裝置，使錐頂距繪圖平面的距離從零開(kāi)始連續(xù)可調(diào)，傾角β在0°～90°范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，因此，本實(shí)用新型的調(diào)整范圍很寬，且結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，科學(xué)，可方便、準(zhǔn)確地繪制出所需的雙曲線、拋物線、橢圓和圓，可充分滿足廣大科技人員及學(xué)生準(zhǔn)確繪制各種圓錐曲線的需要。
權(quán)利要求1.一種虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)，其特征在于它由支撐器、傾角調(diào)整器(7)、錐角調(diào)整器(13)和畫筆(12)構(gòu)成，其中支撐器由立柱(5)和底座(1)構(gòu)成，立柱(5)裝在底座(1)上，傾角調(diào)整器(7)上設(shè)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(dòng)，錐角調(diào)整器(13)上設(shè)有筆套(10)，畫筆(12)穿在筆套(10)中，可上下滑動(dòng)，傾角調(diào)整器(7)和錐角調(diào)整器(13)通過(guò)連接件聯(lián)接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)，其特征在于傾角調(diào)整器(7)和錐角調(diào)整器(13)的連接件有兩種形式，一種是錐角調(diào)整器(13)的錐軸套套在傾角調(diào)整器(7)的錐軸上并可以繞錐軸轉(zhuǎn)動(dòng)，另一種是錐角調(diào)整器(13)的錐軸插入傾角調(diào)整器(7)的錐軸套中并可以在其中轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)，其特征在于傾角調(diào)整器(7)上還設(shè)有軸(8)和刻度盤(18)、制動(dòng)螺帽(4)，刻度盤(18)用螺釘(9)固定，立柱套(3)通過(guò)軸(8)與錐軸(套)聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)，其特征在于錐角調(diào)整器(13)還設(shè)有軸(14)和刻度盤(11)，刻度盤(11)用螺釘(15)固定，筆套(10)通過(guò)軸(14)與錐軸(套)聯(lián)接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛、實(shí)軸圓錐曲線規(guī)，其特征在于所述的錐角調(diào)整器(13)和畫筆(12)可用柱面調(diào)整器(45)和實(shí)軸(44)代替，實(shí)軸(44)可穿入傾角調(diào)整器(7)的錐軸套中并用制動(dòng)螺帽緊固，柱面調(diào)整器(45)套入實(shí)軸(44)中，可繞實(shí)軸(44)上下滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。
專利摘要一種圓錐曲線規(guī),由支撐器、傾角調(diào)整器、錐角調(diào)整器和畫筆構(gòu)成,支撐器由底座和立柱組成,立柱裝在底座上,傾角調(diào)整器套在立柱上,高度可調(diào),傾角調(diào)整器可在空間確定一根軸(虛軸或?qū)嵼S)的軸線與繪圖平面的傾角β,畫筆可在錐角調(diào)整器的筆套中滑動(dòng),錐角調(diào)整器可調(diào)整畫筆與軸線的角度(半錐角)α,當(dāng)畫筆繞該軸線旋轉(zhuǎn)時(shí),便可繪得所需要雙曲線、拋物線、橢圓和圓,本劃規(guī)因錐角調(diào)整器與傾角調(diào)整器的配合有軸—套式和套—軸式而有兩種構(gòu)型,結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、通過(guò)構(gòu)件間不同配合,能在很寬范圍內(nèi)精確調(diào)整,繪圖方便、準(zhǔn)確,可制成普通型和專業(yè)型,以滿足人們對(duì)繪圖的不同要求。
文檔編號(hào)B43L11/02GK2500495SQ0125192
公開(kāi)日2002年7月17日 申請(qǐng)日期2001年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月17日
發(fā)明者吳光文 申請(qǐng)人:吳光文