ЭЛЛИПСОГРАФ Российский патент 2002 года по МПК B43L11/04 

Изобретение относится к приборам для вычерчивания эллипсов и может быть использовано в проектно-конструкторских организациях, конструкторских бюро и учебных заведениях.

Известен эллипсограф, содержащий вертикальную с ползуном и горизонтальную направляющие, кривошип и шатун, шарнирно связанные между собой и с ползуном, и передаточный механизм с пишущим узлом, в котором горизонтальная линейка присоединена под прямым углом к вертикальной направляющей, а горизонтальная направляющая состоит из двух установочных штырей, свободно установленных на линейке; передаточный механизм имеет два шарнирно установленных на шатуне параллельных звена и поперечину, расположенную параллельно шатуну и шарнирно связанную с параллельными звеньями; при этом пишущий узел установлен на одном из параллельных звеньев, другое из которых шарнирно связано с вертикальной направляющей, а кривошип шарнирно смонтирован на одном из штырей (А.С. СССР 1164075, кл. В 43 L 11/04, 1983).

Одним из основных недостатков известного решения является многошарнирность, что негативно сказывается на точности построения эллипса.

Наиболее близким предложенному по технической сути и достигаемому результату является эллипсограф, включающий основание, в котором выполнены продольные пазы, в пазах, с возможностью перемещения, размещены ползуны с установленными в них шарнирами, связанными с подвижной линейкой, на которой закреплен пишущий элемент (А.С. СССР 379413, кл. В 43 L 11/04, 1973) - принято за прототип.

Недостатками известного решения-прототипа являются сложность настройки и громоздкость.

Сущность изобретения заключается в том, что эллипсограф включает основание, в котором выполнены продольные пазы, в пазах, с возможностью продольного перемещения, размещены ползуны с установленными в них шарнирами, связанными с подвижной линейкой, на которой закреплен пишущий элемент, отличающийся тем, что основание по середине продольного паза снабжено осевым шарниром, с вертикально установленной эксцентрично расположенной поворотной стойкой, жестко связанной с малой линейкой, на которой размещен верхний ползун, вертикальным шарниром соединенный с нижним ползуном, охватывающие подвижную линейку, с возможностью смещения оси вращения подвижной и малой линеек, причем подвижная линейка шарнирно установлена на вертикальной опоре, жестко закрепленной на ползуне, а пишущий элемент установлен с возможностью продольного перемещения и фиксации.

Кроме того, продольный паз в поперечном сечении основания выполнен Т-образным.

Кроме того, осевой шарнир выполнен в виде цилиндрического или конического кольца или диска.

Причинно-следственная связь между заявленной совокупностью существенных признаков и достигаемым техническим результатом следующая.

Признак "основание по середине продольного паза снабжено осевым шарниром" позволяет малой линейкой, одним концом закрепленной к основанию посредством осевого шарнира, расположенного по центру основания, выполнять вращательное движение в плоскости, параллельной плоскости основания, что способствует достижению поставленного технического результата - построению эллипса.

Признак "с вертикально установленной, эксцентрично расположенной поворотной стойкой, жестко связанной с малой линейкой" дает возможность ползуну, к которому прикреплена малая линейка, передвигаться под осевым шарниром, что способствует вычерчиванию эллипса целиком за один прием. Эксцентриситет поворотной стойки позволяет ползуну беспрепятственно перемещаться по разорванному участку продольного паза.

Признак "на которой размещен верхний ползун, вертикальным шарниром соединенный с нижним ползуном, охватывающим подвижную линейку" позволяет верхнему ползуну с нижним ползуном устанавливать ось вращения, которая является радиусом для подвижной линейки, совершающей возвратно-поступательное движение, необходимое для вычерчивания эллипса.

Признак "причем подвижная линейка шарнирно установлена на вертикальной опоре, жестко закрепленной на ползуне" позволяет развести подвижную и малую линейки в разные плоскости, что дает возможность разместить ползуны, связанные вертикальной осью, для последующей установки смещающейся оси.

Признак "пишущий элемент установлен с возможностью продольного перемещения и фиксации" позволяет в зависимости от расположения пишущего элемента установить большой или малый радиусы эллипса.

Признак "продольный паз в поперечном сечении выполнен Т-образным" позволяет снизить поперечный люфт ползуна в пазе до минимума.

Признак "осевой шарнир выполнен в виде цилиндрического или конического кольца или диска" позволяет установить на нем вертикальную стойку эксцентрика, жестко связанного с малой линейкой.

Технический результат заявляемого решения заключается в создании эллипсографа, позволяющего при вычерчивании эллипса за один прием обеспечить точность его построения при простейшей установке прибора и его относительно малых габаритах, являющегося единственным в своем роде, обеспечивающего вычерчивание эллипса с размерами, значительно превышающими размер прибора.

На фиг.1 изображен предлагаемый эллипсограф, вид снизу; на фиг.2 - вид А на фиг 1; на фиг.3 - вид Б-Б на фиг 1; на фиг.4- вид В-В на фиг.1; на фиг.5 - вид Г-Г на фиг.1; на фиг.6 - схема вычерчивания эллипсов.

Эллипсограф состоит из станины, включающей основание 1, устанавливаемое ножками 2 на планшете 3 либо другом ровном, твердом и устойчивом предмете. В основании 1 выполнен продольный Т-образный паз 4 на всю длину основания. В пазу 4 с возможностью продольного перемещения размещен ползун 5, с установленной на нем стойкой 6, шарниром 7 связанной с одной стороной подвижной линейки 8. По середине продольного паза 4 в основании 1 установлен осевой шарнир 9, выполненный в виде цилиндрического или конического кольца или диска, имеющий вертикально установленную, эксцентрично расположенную поворотную стойку 10, жестко связанную с малой линейкой 11. На малой линейке 11 с возможностью фиксации установлен верхний ползун 12, вертикальным шарниром 13, являющимся смещающейся осью вращения линеек 8 и 11, связанный с нижним ползуном 14, который, в свою очередь, с возможностью фиксации охватывает подвижную линейку 8. На верхнем ползуне 12, нижнем ползуне 14, а также ползуне 15 пишущего элемента 16 выполнены одинаковые по конструкции винтовые фиксаторы 17 для их стопорения на соответствующих линейках 8 или 11. На подвижной линейке 8 от оси шарнира 7 нанесены деления в мм, для установки величин расчетного радиуса смещающейся осью. На ножках 2 основания 1 станины выполнены прорези 18 для совмещения оси эллипса с продольной осью прибора.

Принцип работы эллипсографа основан на закономерности перемещении диаметра окружности с радиусом R, катящийся по внутреннему абрису окружности радиусом 2R.

Совершив два полных оборота, малая окружность вернется в исходную позицию, при этом ее диаметр будет перемещаться по следующей закономерности:
- края диаметра перемещаются по взаимно перпендикулярным прямым - диаметрам большой окружности, проходя при этом туда и обратно весь путь, равный двум диаметрам большой окружности;
- центр диаметра описывает окружность радиусом, равным радиусу малой окружности, с центром, совпадающим с центром большой окружности;
- любая иная точка диаметра или его продолжения будет описывать эллипс замкнутого контура;
- чем дальше от центра диаметра в пределах его длины расположена точка, тем площе будет эллипс;
- точки, расположенные выше центра диаметра, находящегося в исходной (вертикальной) позиции, будут чертить вертикальный эллипс, а расположенные ниже - горизонтальный;
- форма эллипса будет меняться от прямой (точки на краях) до окружности (точка в центре диаметра);
Условия движения линейки с пишущим стержнем предлагаемого прибора как вышеописанного диаметра обеспечивается поступательным перемещением по прямой (туда и обратно) одного из ее концов по направляющим и с одновременным вращением любой другой точки, принадлежащей линейке, по окружности с центром, расположенным на оси направляющих.

Эллипсограф работает следующим образом.

Совместим две линейки, подвижную линейку 8 и малую линейку 11, и установим их в положение, перпендикулярное основанию 1. Перемещая по подвижной линейке нижний ползун 14, установим на подвижной линейке величину, равную полусумме большого и малого радиусов эллипса. Ползун 15 пишущего элемента 16 разместим на расстоянии, равном величине малого или большого радиуса (если пишущий элемент находится между подвижной осью и центром эллипса - малый, если выше подвижной оси - большой).

Устанавливаем станину эллипсографа на планшете 3 и ориентируем ее по прорезям 18 в ножках 2 относительно центра изображаемого эллипса и его осей смещающейся осью вращения - вертикальным шарниром 13.

Движение ползуна 5 приводит в действие всю систему. Линейка 8 начинает свое движение по следующей закономерности: одна ее точка, находящаяся на оси шарнира 7, перемещается строго по горизонтали, другая ее точка, находящаяся на расстоянии от первой, равном сумме длин большого и малого радиусов эллипса, перемещается строго вертикально. Точка 13 описывает окружность радиусом с центром в точке 9, поскольку она принадлежит и линейке 11, совершающей вращение вокруг оси 9, а расположенный на линейке 8 пишущий стержень 16 описывает замкнутый эллипс с заданными радиусами. По заданным параметрам эллипса, большому А и малому Б, на подвижной линейке 8 посредством перемещения смещающейся подвижной оси 13 устанавливают величину расчетного радиуса (r+R):2, а перемещением по линейке чертежного стержня устанавливают величину большого радиуса эллипса.

Размер малого радиуса эллипса будет выдерживаться автоматически.

Изобретение предназначено для вычерчивания эллипсов и может быть использовано в проектно-конструкторских организациях, конструкторских бюро и учебных заведениях. Содержит основание, в котором выполнены продольные пазы, в которых с возможностью продольного перемещения размещены ползуны с установленными в них шарнирами, связанными с подвижной линейкой, на которой закреплен пишущий элемент. Основание эллипсографа по середине продольного паза снабжено осевым шарниром, с вертикально установленной, эксцентрично расположенной поворотной стойкой, жестко связанной с малой линейкой, на которой размещен верхний ползун. Верхний ползун вертикальным шарниром соединен с нижним ползуном, охватывающим подвижную линейку, которая шарнирно установлена на вертикальной опоре, жестко закрепленной на ползуне. Пишущий элемент установлен с возможностью продольного перемещения и фиксации. Продольный паз в поперечном сечении основания выполнен Т-образным. Осевой шарнир выполнен в виде цилиндрического или конического кольца или диска. Обеспечивается точность построения эллипса при простейшей установке прибора и его относительно малых габаритах, а также вычерчивание эллипса с размерами, значительно превышающими размер прибора. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Эллипсограф, включающий основание, в котором выполнены продольные пазы, в пазах, с возможностью продольного перемещения, размещены ползуны с установленными в них шарнирами, связанными с подвижной линейкой, на которой закреплен пишущий элемент, отличающийся тем, что основание по середине продольного паза снабжено осевым шарниром, с вертикально установленной, эксцентрично расположенной поворотной стойкой, жестко связанной с малой линейкой, на которой размещен верхний ползун, вертикальным шарниром соединенный с нижним ползуном, охватывающим подвижную линейку, с возможностью смещения оси вращения подвижной и малой линеек, причем подвижная линейка шарнирно установлена на вертикальной опоре, жестко закрепленной на ползуне, а пишущий элемент установлен с возможностью продольного перемещения и фиксации. 2. Эллипсограф по п. 1, отличающийся тем, что продольный паз в поперечном сечении основания выполнен Т-образным. 3. Эллипсограф по п. 1 или 2, отличающийся тем, что осевой шарнир выполнен в виде цилиндрического или конического кольца или диска.