專利名稱：任意曲線計長儀的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種計量儀器，確切地說是一種可度量平面上或空間內任意一條曲線長度的計長儀。
平面上或空間內的任意曲線，除特殊情況外，其函數表達式異常復雜，一般很難直接度量或計算其長短。在第15屆日內瓦國際發(fā)明與新技術展覽會上，我國南京水文資源研究所周儀工程師發(fā)明的“弧長儀”能像直尺量度線段一樣直接量出任何圓弧的長度，率先突破了“曲線不可直接度量”的立論。該弧長儀的結構主要是在平面直角坐標系的一個象限內均等地刻上一系列螺旋線，它只能量度平面上的圓弧的長度，而對平面上的尤其是空間內的任意曲線則不適用。
本實用新型的目的是提供一種對平面上或空間內任意一條曲線都能度量其長短的、且使用方便的計長儀。
本實用新型依據的原理既簡單又直觀。在實際中，任意一條曲線總有起訖點，用一只滾輪自起點開始，沿著曲線的軌跡滾動，直到其終點。因為滾輪的周長是一定值，滾動的周數可以計數，通過簡單的運算就可求得該曲線的長度。
本實用新型是這樣實現的。一只能繞軸旋轉的圓形滾輪裝在叉型支架上，滾輪的周長為一定值，將此定值等分地標刻在滾輪的一面或兩面的邊緣處，并標出零點，該零點與周長定值的終值點重合。對于曲線長小于滾輪周長定值的情況，這就是最簡單的計長儀。將零刻度線對準待測曲線的起點，手握支架沿曲線的軌跡滾動滾輪，曲線終點所指示的滾輪上的數值即是該曲線的長，對于曲線長大于滾輪周長定值的情況，還必須有計數滾輪滾動周數的裝置。該計數裝置包括一只計數輪，一根指針和一個計數圓。計數輪固定在叉形支架的一個支叉上，其圓周上徑向均勻分布n個齒，其上標出0、1、2……(n－1)的整數或1、2、3……的自然數作標碼，計數輪不得自由旋轉，只能撥轉；指針固定在滾輪零刻度線所在的半徑上，或徑向放置，或軸向放置，并同計數輪共軛，當指針處于最低位置時，也就是指針和計數輪的距離最短時，隨滾輪回轉的指針便可撥轉計數輪，每回轉一周撥動一齒；計數圓標刻在滾輪上與滾輪同心，該圓同計數輪的齒頂圓在滾輪上的投影相切，或者是在該切點附近相交，當指針撥動某個齒離開切點或交點后，依次相鄰的另一齒便向切點或交點靠攏。測量時，將滾輪的零刻度線對準曲線的起點，并記下指針指示的計數輪上的標碼n1，然后沿曲線的軌跡滾動，到達曲線終點時，記錄滾輪上的數值，此即該曲線長度的尾數，再記下計數輪上離切點或交點最近的標碼ne，計數出滾輪滾動的周數，滾輪周長同周數之積加上尾數，和即是此曲線的長。
固定在零刻度線所在半徑上的指針可以同滾輪平面平行(即徑向)或垂直(即軸向)，或者是基本上平行或垂直；計數輪可裝置在支叉的內側，或者外側，或者就裝置在該支叉上，其相對滾輪平面的取向也可平行或垂直，或者是基本上平行或垂直，當平行時，其齒頂圓在滾輪上的投影便是圓，當垂直時，其投影是一條線段。指針同計數輪的共軛可以是基本在同一平面上或者是基本垂直。為減少儀器所占的空間使之小巧，以在同一平面上為好。
為使?jié)L輪同曲線軌跡吻合，保證計量精確，應將滾輪加工呈薄片狀，或者是邊緣薄、圓心處較厚的單凸面或雙凸面等形狀。
為防止?jié)L輪在光滑的紙面上滑動以致偏離曲線軌跡引起誤差，可在滾輪的周邊上徑向拉出一些細小的毛刺，這些毛刺能刺入紙內使?jié)L輪周邊直接接觸曲線；如待測的曲線分布在光滑而堅硬的平面或曲面上，可在滾輪的圓周箍一橡皮或乳膠套圈，以增加摩擦力，該套圈應盡可能細，以便同曲線吻合，此種情況下，滾輪的周長定值應是緊固在原周邊上的套圈的周長，此定值也應均等地標刻在滾輪上，但兩面的零刻度線必須對應。
為防止套圈損壞細小的毛刺，或者另加工一只滾輪，外箍套圈，或者在同一只滾輪的圓周上，一邊是薄片狀，其上帶徑向分布的細小毛刺，另一邊加工出一臺階，需要時在臺階上箍上套圈，此時套圈的外圓應略大于另一邊細小毛刺的外圓，以保護毛刺兩面標刻兩個不同周長定值的刻度線，但零刻度線必須對應。
為計算結果時方便，滾輪周長定值最好取整數值。
在測量開始時，為能調整指針指示在計數輪的0或1標碼處，滾輪和計數輪至少一個能上下或前后移動，使指針和計數輪暫時分離或錯位，當調好起始標碼后即刻復位且固定，以保證在以后的測量中不再移動。
本實用新型結構簡單，在一個叉形支架上可匹配系列化的不同直徑的滾輪，以適應不同情況的使用要求，且操作方便，讀數和計算簡捷，不僅能測量平面上的任意曲線的長度，而且能測量空間內任意曲線的長度，其結果可精確到0.1毫米。


圖1是滾輪為薄片狀，周邊分布徑向的細小毛刺，計數輪在支叉的內側且可上下移動的結構示意圖。
圖2是滾輪的一邊帶徑向分布的細小毛刺，另一邊是一臺階并箍有橡皮套圈，計數輪在支叉的內側且可前后移動的局部放大剖面示意圖。
1、滾輪；2、具有定值的滾輪周邊；3、徑向分布的細小毛刺；4、計數輪；5、供計數輪上下移動的調節(jié)槽；6、計數輪的齒；7、指針；8、圓周定長的刻度線；9、叉形支架的一個支叉；10、計數圓；11、彈簧；12、臺階；13、橡皮套圈。
實施例一，如圖1所示。
用不銹鋼加工出直徑8.6厘米、厚0.1厘米的滾輪1，其圓周定長為27厘米，周邊2上徑向分布細小的毛刺3，一根軸貫穿圓心將滾輪1裝置在用不銹鋼制成的叉形支架上，27厘米的定值等分地標刻在滾輪的邊緣處，零刻度線上固定一根徑向放置的指針7，滾輪1的一面標刻有計數圓10。計數輪4也用不銹鋼制成，直徑2.5厘米，厚0.1厘米，圓周均勻分布20個齒，貫穿圓心的一根軸將其裝置在支叉9的內側，支叉9上有供計數輪上下移動的調節(jié)槽5，槽內有彈簧，以固定復位后的計數輪4，計數輪4同指針7共軛，其齒頂圓在滾輪1上的投影內切于計數圓10。
實施例二，如圖2所示。
本實施例也都用不銹鋼制造，滾輪1的周邊上加工出臺階12，并箍有橡皮套圈13。在橡皮套圈13的一側是分布有細小毛刺3的薄邊，計數輪4也裝在支叉9的內側，可前后移動，復位后由彈簧11固定。
權利要求1.一種任意曲線計長儀，由支架、滾輪、計數輪、指針構成，其特征在于a、一只能繞軸旋轉的圓形滾輪裝置在叉形支架上，至少在其一面的邊緣處等分地標刻出該圓周長數值的刻度線，且零點和終值點重合，并有一面同時標刻出與滾輪同心的計數圓，在零刻度線所在的半徑上固定一根指針；b、一只計數輪裝置在叉形支架的一個支叉上，其圓周上徑向均勻分布若干個齒，其上標有同齒數相應的阿拉伯數字作標碼，計數輪不能自由旋轉，只能撥轉；c、計數輪的齒頂圓在滾輪上的投影同計數圓相切，或者在切點附近相交，計數輪同指針共軛，即指針回轉一周，撥動一齒。
2.根據權利要求1所述的任意曲線計長儀，其特征在于滾輪呈薄片狀或邊緣薄、中間厚等形狀，其周邊徑向分布一些細小的毛刺。
3.根據權利要求1所述的任意曲線計長儀，其特征在于滾輪的圓周上可箍一套圈，并將套圈圓周長的數值等分地標刻在滾輪一面的邊緣處，并標出零點，兩面的零點對應。
4.根據權利要求1所述的任意曲線計長儀，其特征在于滾輪的圓周上一邊是薄片狀，其上徑向分布細小的毛刺，另一邊有供箍套圈用的臺階，兩面標刻兩個不同圓周定值的刻度線，但零點對應。
5.根據權利要求1或2、或3、或4所述的任意曲線計長儀，其特征在于滾輪和計數輪至少一個能上下或前后移動，復位后又能固定。
專利摘要一種任意曲線計長儀，由支架、滾輪、計數輪和指針構成。滾輪裝在叉形支架上，其上標刻有圓周長數值的等分刻度線和計數圓，零刻度線上固定一根指針；計數輪裝在一個支叉上，圓周均勻分布有齒，指針回轉一周，撥動計數輪的一齒。測量時將滾輪上的零點對準曲線的起點，然后沿曲線的軌跡滾動，到終點時，自滾輪上讀出尾數，自計數輪上數出圈數，稍加運算即可求得曲線的長。
文檔編號G01B5/02GK2031911SQ8820697
公開日1989年2月1日 申請日期1988年6月8日 優(yōu)先權日1988年6月8日
發(fā)明者賀新華 申請人:賀新華