Циркуль Советский патент 1992 года по МПК B43L11/00 

Изобретение относится к чертежным приборам и может быть использовано, например, в учебном процессе.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является циркуль для вычерчивания геометрических Фигур, содержащий стойку Г-образной 1юрмы со средством для крепления ее нижней перекладиной на столе, осевую ножку, закрепленную вертикально на верхней,перекладине стойки и снабженную сменным копируемым элементом, По воротную муфту, установленную на осевой, ножке, полую ножку, прикрепленную шарнирно к поворотной муфте и . снабженную подвижно установленной И фиксируемой на ней рамкой с копиром и скользящим внутри нее стержнем, на V-0, которого между выполненными вые-- ynai-i4 с пазами установлена передвижО

ная державка с пищущим элементом. Этот циркуль является прототипом,

Недостатком циркуля является неудобство настройки и низкая точность при вычерчивании кривых типа кардиоиды и улитки Паскаля по причине отсутствия дополнительных приспособлений, а также отверстий в шарнирном узле поворотная муОта - подвижная ножка с

Целью изобретения является повышение удобства и точности настройки при вычерчивании кривых типа кардиоиды и улитки Паскаля

Поставленная цель достигается темй что циркуль, содержащий стойку Г-образной формы со средством для крепления нижней перекладиной на столе, осевую ножку, закрепленную вертикально на верхней перекладине стойчи и снабженную сменным копируемым элемен ч

01

ГО

том, поворотную муфту, установленную на осевой ножке, полую ножку, прикрепленную шарнирно к поворотной муфте и снабженную подвижно установленной и фиксируемой на ней рамкой с копиром и скользящим внутри нее стержнем,и пишущий элемент, который снабжен дополнительно отградуированной горизонтальной штангой, состоящей из двух боковых пластин, выполненных с продольными пазами и закрепленных на вертикальных опорных стержнях с шариками, смонтированными на их концах, а осевая ножка вставлена концом в направляющий зазор между обхватывающими ее боковыми пластинами штанги, при этом стержень, скользящий внутри полой ножки, связан шарнирно с боковыми пластинами штанги, пищущий элемент выполнен с державкой, которая установлена подвижно с возможностью перемещения по пазам в боковых пластинах штанги и Фиксации в заданном положении, а муфта и полая ножка выполнены с дополнительными отверстиями для смещения по ним оси шарнирного поворота относительно линии, на которой расположены нулевое деление штанги и осевая ножка„

Копир рамки выполнен в виде пластинки с плоскостью для взаимодействия с выполненным цилиндрическим по форме копируемым элементом осевой ножки„

На фиг о 1 показан циркуль, общий

перемещения по ним державки 2 с пищу- щим элементом 3 с помощью стопора 8, которая установлена между пластинами

1, а концы пластин скреплены в свою очередь через вертикально установленные опорные стержни 5 с шариками60 При этом между пластинами выдержан зазор, определяемый диаметром тонкой

концевой части неподвижной ножки, которая должна свободно входить в свободный верхний зазор и обхватываться боковыми пластинами 1„ На передней пластине 1 выполнены две противоположно направленные шкалы 9, отградуированные в миллиметрах1 и разделенные друг от друга нулевой отметкой 10„ Левая длинная шкала определяет осевую длину петель укороченной улитки, а

также осевую длину удлиненной улитки. Нулевая отметка определяет полюс кардиоиды и укороченной улиткис Правая короткая шкала определяет осевую длину удлиненных улитокс На одной стороне державки 2 выполнен горизонтальный выступ (не показан), который входит в паз задней пластины и придает державке устойчивое положение от радиального смещения относительно стопорного

винта 8.

Стержень k выполнен из листовой стали по длине и по Форме полости подвижной ножки с возможностью свободного в ней скольжения„ Конец стержня

Использование: для вычерчивания геометрических фигуре Сущность изобретения: циркуль снабжен дополнительно отградуированной горизонтальной щтангой, состоящей ич двух боковых пластин, выполненных с продольными пазами и закрепленных на вертикальных опорных стержнях с шариками, смонтированными на их концах, а осевая ножка вставлена концом п направляющий зазор между обхватывающими ее Г - ковыми пластинами штанги, при отом стержень, скользящий внутри полой ножки, связан шарнирно с боковыми пластинами штанги„ Пищущим элемент выполнен с державкой, которая установлена подвижно с возможностью перемещения по падям в боковых пластинах штанги и фиксации в заданном положении, а муфта и полая ножка выполнены с дополнительными отверстиями для смещс - ния по ним оси шарнирного поворот относительно линии, на которой расположены нулевое деление штанги и осевая ножка о 1 Un0 й-лы, 1 ило

в правой верхней концевой их части и шарнирно с ними связан

Опорные стержни 5 ограничивают перевешивание концов штанги относительвид в варианте настройки для вычерчи- установлен между боковыми пластинами вания кривых типа кардиоиды и улитки Паскаля; на фигс 2 - разрез А-А на cbnrt 1; на Фиг, 3 показана поворотная муфта с выполненными на ней дополнительными отверстиями; на Лигс А - про- 40 но точки опоры острия пишущего элемен- волочная скоба, которой могут быть за- та 3, а шарики 69 смонтированные на менены существующие винты для повыше- нижних концах стержнейу служат для ния удобства и ускорения перенастройки циркуля; на Фиг, 5 Показаны Примеры изображений улиток Паскаля, выполненные циркулем с реализованными нововведениями,,

Горизонтальная штанга являетс я дополнительным инструментом в наборе циркуля и используется при вычерчива45

уменьшения трения с полем чертежа при вычерчивании кривыхс

Сменная переставная рамка 11 (фиг„ 2) со стопорным винтом 12 выполнена в виде двухлапковой скобы, концы которой замкнуты копирующей пластинкой 13, имеющей ширину прибли- 50 зительно равную диаметру копируемого

нии к0ивых типа кардиоиды и улитки аскаля,, Она содержит две боковые пластины 1, державку 2 с пищущим элементом 3, стержень t устанавливаемый

Сменная переставная рамка 11 (фиг„ 2) со стопорным винтом 12 выполнена в виде двухлапковой скобы, концы которой замкнуты копирующей пластинкой 13, имеющей ширину прибли- 50 зительно равную диаметру копируемого

элемента Копирующим элементом пластинки 13 является ее плоскость.

Копируемый элемент 1 выполнен из стали круглой и имеет вид цилиндра в полую ножку, и два опорных стержня диаметром, например, 20 мм и высотой, 5 с шариками 6,например, 5 мм, причем отверстие для

Две боковые пластины 1 выполнены из установки его на неподвижную ножку вы- стали листовой толщиной,например, полнено на радиусе цилиндра со смеще- 1,5 мм и ИМРЮТ продольные пазы 7 для нием к его боковой поверхности. Это

в правой верхней концевой их части и шарнирно с ними связан

Опорные стержни 5 ограничивают перевешивание концов штанги относительустановлен между боковыми пластинами но точки опоры острия пишущего элемен- та 3, а шарики 69 смонтированные на нижних концах стержнейу служат для

установлен между боковыми пластинами но точки опоры острия пишущего элемен- та 3, а шарики 69 смонтированные на нижних концах стержнейу служат для

уменьшения трения с полем чертежа при вычерчивании кривыхс

Сменная переставная рамка 11 (фиг„ 2) со стопорным винтом 12 выполнена в виде двухлапковой скобы, концы которой замкнуты копирующей пластинкой 13, имеющей ширину прибли- зительно равную диаметру копируемого

элемента Копирующим элементом пластинки 13 является ее плоскость.

смещение позволило преобразовать очертание цилиндра в очертание близкое к очертанию кардиоиды,, Точность же кривизны, которая характерна и присуща кривизне кардиоиды, достигается за счет плоскости копирующей пластинки 13, которая не только копирует видоизмененное очертание цилиндра, но

и корректирует его кривизну до уровня истинной кривизны кардиоиды, сообщая ее пишущему элементу0

Лополнительные отверстия 15 (фиг„ 1), выполненные в полой ножке и в поворотной муфте Лиг„ 3) , смещен ные от существующего центра шарнирного поворота, служат для перестановки оси шарнирного поворота при перенастройке циркуля на вычерчивание кривых, благодаря чему нулевой штрих 10 не уходит от продольной оси неподвижной ножки при перестановке копируемого элемента на требуемые параметры кривых Лля определения точного местонахождения отверстий, свободную от существующих винтов подвижную ножку с рамкой, контактирующей с копируемым элементом 1 в точке наименьшего расстояния от продольной оси неподвижной ножки располагают параллельно неподвижной ножке, а на продолжении плос-, кости копирующей пластинки отмечают центр будущих сквозных отверстий на подвижной ножке и поворотной муфте, при этом продольная ось неподвижной ножки укажет на месторасположение нулевого штриха будущей шкалы штанги Цилиндрический стержень с головкой, вставленный в выполненные отверстия, обеспечивает шарнирную взаимосвязь подвижной ножки с поворотной муфтой 16, а винт 17, установленный сбоку поворотной муАты, удерживает поворотную муфту в ее прежнем положении

Для ускорения процесса перестановк оси шарнирного поворота, существующие винты на поворотной муфте, удерживающие ее на неподвижной ножке, целесообразно заменить проволочной скобой (фиг, 4), обладающей пружинящим свойством и переустанавливаемой на соответствующие отверстия по мере надобности „

При перенастройке циркуля на вычерчивание указанных кривых, выполненные отверстия в подвижной чожке совмещают с выполненным отверстием в поворотной муфте, вставляют в них стержень с головкой или скобу Глиг , устанавли

и175 826

вают сменную рамку с копирующем пластинкой 13, длинный стержень ) горизонтальной штанги вставляют в полую под10

20

25

30

j5

45

35

40

0

5

вижную ножку, а неподвижную ножку с помощью стойки Г-образной формы поднимают над поверхностью чертежа так, чтобы конец ее входил в свободный верхний зазор между боковыми пластинами и чтобы державка пишущего элемента могла свободно перемещаться по продольному пазу штанги, не цепляясь за острие неподвижной ножки,

Осевая длина кардиоид задается по существующей шкале неподвижной ножки0 Для этого определяется некоторая отметка шкалы, соответствующая наименьшему размеру кардиоиды, которую способен вычерчивать циркуль в зависимости от диаметра копируемого элемента и от этой отметки отсчитываются новые цифровые значения,

I Следует отметить, что осевую длину кардиоид можно задавать и не прибегая к помощи шкалы на неподвижной ножкео

| пля этого на чертеже отмечают точ- ки полюса и вершины будущей кардиоиды. Точку полюса чертежом подводят под ,острие пищущего элемента, предварительно установленного на нулевую отметку шкалы горизонтальной штанги и, повернув подвижную ножку на 1ВП в сторону вершины будущей кардиоиды, г поднимают или опускают копируемым эле ментом подвижную ножку, изменяя ее угол наклона, до совмещения острия пи- щущего элемента с точкой вершины, после чего за полный оборот подвижной ножки вычерчивают заданную кардиоиду Время, затрачиваемое на настройку циркуля для вычерчивания кривых типа кардиоиды и улитки Паскаля составляет 30 с

Время, затрачиваемое на вычерчивание кардиоиды или улитки Паскаля составляет 15-20 с

Диапазон размеров вычерчиваемых кардиоид при диаметре копируемого элемента 20 мм составляет 1 1-100 мм по оси симметрии

Диапазон размеров вычерчиваемых улиток составляет мм по оси симметрии ,

Работу с циркугем для вычерчивания кардиоиды осуществляют следующим об- разом„

Устанавливают пишущий элемент 3 на нулевую отметку 10 шкалы горизонтальной штанги и закрепляют державку 2 стопором В0 Устанавливают копируемый элемент на неподвижной ножке на отметку шкалы, определяющей осевую длину кардиоидыь и закрепляют его установочным винтом„ Устанавливают рамку 11 на подвижной ножке так, чтобы копи- рующая пластинка 13 находилась против копируемого элемента 1 и закрепляют ю рамку 11 стопором 1.„ Перемещают лист бумаги под пищущий элемент 3 в отмеченный полюс будущей кардиоиды и обводят подвижной ножкой вокруг копируемого элемента , при этом пищущий 1 элемент вычерчивает заданную кардиоиДУ

Работу с циркулем для вычерчивания укороченной улитки Паскаля осуществляют следующим образомо2

Устанавливают копируемый элемент 1 по шкале неподвижной ножки на размер осевой длины производящей кардиоиды и закрепляют его винтоМс(Размеры улитки находятся в прямой зависимости от заданного размера кардиоиды, поэтому для вычерчивания улитки конкретных размеров необходимо определить осевую длину производящей кардиоиды, которая равна сумме осевых длин обеих петель улитки)с

По левой шкале горизонтальной штанги, определяющей осевую длину петель

устанавливаем пищущий элемент по левой шкале штанги на размер осевой

ножки вычерчиваем обе петли улитки, при этом размер наружной петли АО мм определяется самим циркулем и первой

улитки, устанавливают пищущий элемент 3 на размер осевой длины одной какой- 5 ДЛИНЬ| любой петли Улитки например, либо петли будущей улитки и закрепляют 20 мм и за полный оборот подвижной державку 2 стопором 8Ь

Устанавливают рамку 11 на подвиж- ной ножке так, чтобы копирующая пластинка 13 находилась против копируемого вычерчивается та петля, размер кото- элемента 1А и закрепляют рамку 11 сто- р°й мы задали лором 120

Перемещают лист бумаги под пищущий элемент 3 в отмеченный полюс будущей улитки и обводят подвижной ножкой руг копируемого элемента 1, при этом за один оборот пищущий элемент 3 выП р и м е р 3.. Ллина оси производ щей кар диоиды 35 мм длина оси внутренней петли укороченной улитки 5 мм

Определить длину оси наружной пет ли, которую вычертит циркуль при пос ледовательном выполнении операций, изложенных в примере 2:

черчивает обе петли улитки Паскаля,,

Работа с циркулем для вычерчивания удлиненных улиток Паскаля аналогич- 50 на работе по вычерчиванию укороченных улиток Здесь также по шкале неподвижной ножки устанавливают копируемый - элемент 1А на размер осевой длины производящей кардиоиды, а установкой пи- 55 щущего элемента 3 на необходимые деления правой шкалы задают размер осевой длины будущей удлиненной улитки.

Пример 1„ Допустим, требуется вычертить -кратные кардиоиды (с общим полюсом) с размером осей 20, 0, 80 и 100 мм;

устанавливаем пишущий элемент на нулевую отметку шкалы горизонтальной штанги;

устанавливаем копируемый элемент на отметку шкалы неподвижной ножки 20 мм и за полный оборот подвижной i ножки вычерчиваем кардиоиду с осью 20 мм;

переставляем копируемый элемент на отметку шкалы М мм и вычерчиваем1 вторую кардиоиду с длиной оси АО мм и т0д0 для остальных последующих, т0е0 при вычерчивании кардиоид пишущий элемент должен всегда находиться на нулевой отметке штанги, а размеры осей задаются установкой копируемого элемента наг соответствующую отметку шкалы неподвижной ножки„

Пример2„ Вычертить укороченную улитку Паскаля с длиной оси внутренней петли 20 мм и наружной АО мм; определяем длину оси производящей кардиоиды для получения данной улитки; Она составит: 20+АО 60 мм;

устанавливаем копируемый элемент на неподвижной ножке на отметку шкалы 60 мм;

устанавливаем пищущий элемент по левой шкале штанги на размер осевой

ДЛИНЬ| любой петли Улитки например, 20 мм и за полный оборот подвижной

ножки вычерчиваем обе петли улитки, при этом размер наружной петли АО мм определяется самим циркулем и первой

ДЛИНЬ| любой петли Улитки например, 20 мм и за полный оборот подвижной

вычерчивается та петля, размер кото- р°й мы задали

вычерчивается та петля, размер кото- р°й мы задали

П р и м е р 3.. Ллина оси производящей кар диоиды 35 мм длина оси внутренней петли укороченной улитки 5 мм0

Определить длину оси наружной петли, которую вычертит циркуль при последовательном выполнении операций, изложенных в примере 2:

длина оси наружной петли должна составить 30 мм, т„к„ , что и будет соответствовать вычерченной улитке Паскаля с размерами петель 5 и 30 ммо

П р и м е р А0 Ллина оси производящей кардиоиды АО мм,. Вычертить улитку Паскаля с равновеликими петлями:

устанавливаем копируемый элемент на отметку шкалы 40 мм;

устанавливаем пищущии элемент по левой шкале штанги на отметку П мм, т.к, мм;

за полный оборот подвижной ножки вычерчиваем заданную улитку, при этом вторая вычерчиваемая петля накладывается на первую и общий вид улитки будет иметь Форму окружности диаметром 20 мм (частный случай, при выходе из которого внутренняя петля улитки трансформируется в наружную и наоборот)0

Пример 5« Ллина оси, производящей кардиоиды 100 мм0 Вычертить удлиненную улитку Паскаля с длиной оси 130 мм

устанавливаем копируемый элемент отметку шкалы 100 мм;

устанавливаем пишущий элемент по правой шкале штанги на отметку 15 мм, так как (130-100)

Длина оси вычерченной удлиненной эпициклоиды составит искомую, т„е. 130 ммо

Ю

шкале неподвижной ножки, а конфигурация их по шкале горизонтальной штанги На примере кривых типа кардиоиды и улитки Паскаля обнаружено, что правильно сконструированный по Форме копируемый элемент является элементом многоцелевого назначения, так как этим элементом помимо вычерчивания ка кой-либо определенной кривой можно вы черчивать и ряд других кривых, являющихся частными видами этой кривой, вследствие чего количество копируемых элементов, комплектующих циркуль, может быть в действительности меньше ко личества кривых, известных науке, в 2-3 раза0

В связи с тем, что Функциональные возможности циркуля расширены - соответственно расширяется и область использования, например, в машиностроении при профилировании Форм деталей, содержащих в себе кривые или их эле-«

15

на

20

менты, при выполнении слесарно-разме/ П р и м е р 6Р Длина оси прокзйодя-25 точных работ на производстве, предващей кардиоиды 20 мм„ Определить математическими вычислениями возможность вычерчивания Удлиненной улитки Паскаля с длиной оси, например, 170 мм:

(170-20) мм0 Очевидно, что 30 делений на правой шкале штанги явно недостаточно для вычерчивания требуемой улитки, поэтому проверим возможность левой шкалы, учитывая при этом длину оси производящей кардиоиды путем

рительно заменив пищущии стержень царапающим (или режущим при изготовлении заготовок сложной конфигурации из листовой стали), при вычерчивании оги бающих кривых, эквидистант и эквитан- гент, при составлении орнаментов и т.д.

По сравнению с графическими способами построения кривых, требующих определенных знаний в последовательносзамены знака - на знак

(170+20) мм0

Левая шкала отградуирована до 100 мм, значит возможность вычертить циркулем улитку с длиной оси 170 мм 40 имеется0.

Сменная горизонтальная штанга, введенная в набор циркуля, и возможность смещения шарнирной оси в узле подвижная ножка - поворотная муфта 45 позволяют вычерчивать самые разнообразные кривые, существующие в технике, при наличии соответствующих геометрических форм копируемых и копирующих элементов и их соответствующего 50 сочетания для соответствующей кривойо Например, используя копируемый элемент, выполненный в виде прямоугольника, в сочетании с известным копирующим стержнем, имеющим Форму треуголь-сс ШУЩИй элемент, ника в поперечном сечении, можно вычерчивать ветви конхоиды Никомеда со всевозможными их преобразованиями. При этом длина ветвей задается по

ти этих построений - использование циркуля для тех we целей сокращает время при более аккуратном исполнении в десятки раз.

Формула изобретения

м

Ю

75 821°

шкале неподвижной ножки, а конфигурация их по шкале горизонтальной штанги, На примере кривых типа кардиоиды и улитки Паскаля обнаружено, что правильно сконструированный по Форме копируемый элемент является элементом многоцелевого назначения, так как этим элементом помимо вычерчивания какой-либо определенной кривой можно вычерчивать и ряд других кривых, являющихся частными видами этой кривой, вследствие чего количество копируемых элементов, комплектующих циркуль, может быть в действительности меньше количества кривых, известных науке, в 2-3 раза0

В связи с тем, что Функциональные возможности циркуля расширены - соответственно расширяется и область использования, например, в машиностроении при профилировании Форм деталей, содержащих в себе кривые или их эле-«

15

а

20

менты, при выполнении слесарно-разметочных работ на производстве, предварительно заменив пищущии стержень царапающим (или режущим при изготовлении заготовок сложной конфигурации из листовой стали), при вычерчивании огибающих кривых, эквидистант и эквитан- гент, при составлении орнаментов и т.д.

По сравнению с графическими способами построения кривых, требующих определенных знаний в последовательности этих построений - использование циркуля для тех we целей сокращает время при более аккуратном исполнении в десятки раз.

ШУЩИй элемент,

Формула изобретения

горизонтальной штангой, состоящей из двух боковых пластин, выполненных с продольными пазами и закрепленных на вертикальных опорных стержнях с шари- ками, смонтированными на их концах, а осевая ножка вставлена концом в направляющий зазор между обхватывающими ее боковыми пластинами штанги, при этом стержень, скользящий внутри по- лой ножки, связан шарнирно с боковыми пластинами штанги, пишущий элемент выполнен с державкой, которая установлена подвижно с возможностью перемещеФиг 1

ния по пазам в боковых пластинах штанги и фиксации в заданном положении, а муфта и полая ножка выполнены с дополнительными отверстиями для смещения по ним оси шарнирного поворота относительно линии, на которой расположены нулевое деление штанги и осевая ножка„ 2„ Циркуль поп, отличающийся тем, что копир рамки выполнен в виде пластинки с плоскостью для взаимодействия с выполненным цилиндрическим по форме копируемым элементом осевой ножки,

Фиг2

Б-Б

Фиг 3

Фиг 5

Фиг 4