CN101412340A - 一种活动式绘图盘 - Google Patents

Abstract

一种活动式绘图盘，由基板、扇形量角器、无脚规、独脚规、活动转子等组成。扇形量角器可画可量任意角。无脚规可画可量较大半径圆。独脚规可量可画较小半径圆。活动转子可画花样图形。利用平动和转动还能作出曲线及其他图形。转动动力由电动机提供。可折叠。

Description

一种活动式绘图盘

本发明(下称图盘)涉及一种文具用品，尤其是几何绘图工具。

相对于用来计算的文具即被堪称为中国第五大发明的中国算盘而言，图盘是用来画图的。算盘由多个活动珠串构成，图盘由平动滑片和转动转子构成。算盘借助口诀进行一定位数内的加减等运算，图盘借助方法可画一定量度内的线、角、圆等图形——即具有已知的尺、圆规和量角器的效用。

千百年来画圆用圆规。圆规是利用固定圆心画圆周的，有两只脚，其中一只带针尖的脚须戳坏接触面才能固定圆心。于是这种圆规天生缺陷是不能在人的皮肤、玻璃、黑板等物上画圆。此外由于带针尖故禁止儿童使用。按理说儿童涂鸦画图早于数字计算，但因为有针尖存在使得儿童用算盘反而早于用尺规，这限制了右脑发展。现有的圆规画定长半径时还需先在尺上张开两脚量后再作，不方便。在只需要画圆周不需要画圆心的特殊场合亦存在困难。

公知的量角器有空心和实心两种。在画角度时，两者都要先做好角度记号，然后挪开量角器后再依角度记号画角，也不方便。

图盘是基于本人2003年发明的“万用尺规”(专利号00264337.5)基础上经数年实验创新后而发明的，采用了活动式固定圆周画圆心(也可不画圆心)的方法，把两脚规改创成了无脚规和独脚规，进而彻底解决了无脚规画大圆容易但不能画小圆即万用尺规无法实用化的缺陷。

本发明的目的是这样实现的：无脚规画小圆难的原因是转动的动力臂离圆心距过小使得转轮难转。增大力偶的办法一种是增加动力即采用电动力辅助转动的方式实现；另一种改变动力臂，就是让画圆周的笔芯固定但不为动力臂，又重新在远离圆心即力臂长的地方施加动力来增加力偶，即用画大圆的方法同步的使小圆也画出来。

独脚原理是将圆规的两只脚中的一脚作为轴来固定圆心，但脚是腾空的即不会戳坏纸，另一只脚改为带小圆连杆的活动小圆板，这样大大减少了万用尺规的阻力臂，小圆规便可以绕小圆连杆转动进而方便地画小圆了。又因转动时固定其上的转盘还可以再转动，形成了复合运动进而可以画出其他优美图形来。

下面结合附图和实施例进一步说明技术方案：

为清楚起见，其中将动滑片及转子剖面一并标出。

附图中，1、基板；2、转盘；3、五角星(月、太阳)模孔；4、定圆孔；5、动滑片；6、滑片皮孔；7、自由滑片；8、双曲线模槽；9、抛物线模槽；10、椭圆模槽；11、正弦模槽；12、正切模槽；13、斜边；14、角度刻度；15、曲线板；16、浪线沿；17、定半径装饰孔；18、标准化考试涂口；19、燕尾符；20、小圆滑槽；21、小圆连杆；22、小圆板；23、电动机；24、内齿轮；25、固定耳页；26、心形图(小汽车)模孔；27、姓名沾贴处和放大镜；28、百分刻度；29、大括号线；30、英寸刻度；31、音乐符孔；32、坐标系；33、大外齿轮；34、平行线标尺；35、画大圆时的笔孔；36、小圆板转轴；37、推杆把手；38、画圆心空心笔尖孔；39、下推片；40、上推片；41、小盘孔；42、半径刻度；43、大圆盘凸尖；44、短笔芯；45、装笔芯的梢；46、折叠缝、47、坐标刻度。

图盘由基板(1)、转盘(2)、自由滑片(7)、动滑片(5)、小圆连杆(21)、小圆板(22)等组成。基板(1)上开大圆孔，圆孔内壁下层有内齿轮(24)可与小圆板(22)外齿相啮合，上层则光滑可让转盘(2)在其上沿转动。基板上还设有电动机(23)，可通过电动机(23)上的齿轮与转盘(2)上的大外齿轮(33)啮合使转盘(2)转动。

基板(1)上还开有五角星(月、太阳)模孔(3)、标准化考试涂口(18)、定半径装饰孔(17)。还置有姓名粘贴处和放大镜(27)。基板四周印有刻度尺。右边置有大括号线(29)，并印有英寸刻度(30)。四周有360°量度刻度(14)、百分刻度(28)。右下边有可画浪线的沿(16)。右上边有斜边(14)。

基板(1)上设有折叠缝(46)、可用插入拼合的方式或用眼镜架一样的转动方式加以连接，使用时，将转盘(2)投入其中。不用时将转盘(2)取出，则基板(1)可折叠。

转盘(2)设有直角坐标系(32)、X轴Y轴上有坐标刻度(47)。第一象限为90°扇形空白，在其内可作角度线。在第二象限内设滑槽，滑槽上设有半径刻度(42)，自由滑片(7)可在此槽内自由滑动，动滑片(5)也可在此槽内移动。动滑片(5)上设有弹性的下上推片(39)、(40)，当两手指对压两推片时便可让滑片与槽不抵住进而滑片可移动，不用力时弹力恢复则使滑片不能在槽内自由移动。此动滑片(5)上设画大圆时的笔孔(35)，画小圆时的滑片皮孔(6)。滑槽内设装笔芯的梢(45)，短笔芯(44)有开口的一端插入此梢，另一端由动滑片(5)抵住，使得短笔芯不用时可贮进槽内。需用此笔时移动动滑片(5)取下笔再将笔竖直插入滑片皮孔(6)时，孔的橡皮会裹紧笔芯使之固定不倒。此外，动滑片(5)其边沿即平行线标尺(34)用来画平行线.

转盘(2)放入基板(1)内，在固定耳页(25)作用下，转盘(2)不会掉下来又可在基板(1)内转动。固定耳页(25)如用螺母代，则转盘(2)放入基板(1)内后再螺上即可。

转盘(2)第三象限开有模槽：双曲线模槽(8)、抛物线模槽(9)、椭圆模槽(10)、正弦模槽(11)、正切模槽(12)。中间设有燕尾符(19)，用来补画坐标原点处间断线用，亦增加牢度。

第四象限开小圆孔，内置小圆板(22)，孔外开小圆滑槽(20)，其小圆滑槽(20)，是与小圆板(22)共心的同心圆弧，当小圆连杆(21)的推杆把手(37)在其槽内转动时，其另一头的轴心即小圆板(22)的圆心保持不变。小圆连杆(21)一端置有画圆心的空心笔尖孔(38)。小圆板(22)上设有齿可与内齿轮(24)啮合。如剖图所示，力作用于推杆把手(37)，小圆连杆(21)便在此槽内滑动。小圆板(22)扣在小圆连杆(21)的小圆板转轴(36)上，并可绕轴转动。小圆板转轴(36)的轴头做成开口劈，小圆板(22)插入后被劈倒勾住，不致掉离但又可转动。小圆板(22)外沿有齿，可与基板(1)内齿轮(24)啮合。

小圆板(22)上开有离轴心距离不等的即半径是0.1mm倍数的小量孔(41)，将笔插入孔内可画小圆。当笔画圆碰到小圆连杆(21)时，顺着转向推动推杆把手(37)，笔就继续前行，这样就使圆周一笔画成。

此外转盘(2)第四象限右上角设音乐符孔(31)，用于写书五线谱号。

转盘(2)第二象限上还设有一系列定圆孔(4)，此孔距圆心距为0.5厘米的整数倍。转盘(2)上还设有心形图(小汽车)模孔(26)等。基板上的电动机(23)如与转盘上大外齿轮(23)加以啮合则转盘转动，如退出啮合，则不转动。基板上设曲线板(15)。

转盘(2)正中心原点下面有圆盘凸尖(43)，起部分支撑作用，分担了转盘(2)的正压力以减少转盘(2)转动时的摩擦力。

综上所述，基板(1)与转盘(2)组成了形似于“折扇”的可变角度的“扇形量角器”，能方便地画角度。

基板(1)转盘(2)加上动滑片(5)组成“无脚规”，实现固定圆周画圆心的目的。

小圆连杆(21)、推杆把手(37)——由于只能在小圆槽(20)内滑动而一只脚(圆心)固定，故组成了“独脚规”。

实施例：拼合或展开折叠缝(46)，将基板(1)上的固定耳页(25)螺丝拧开，将转盘(2)放入即完成组装。

作角度。先沿转盘(2)的X轴从原点处作一射线。手转动转盘(2)或开动电动机(23)，观察基板(1)上的角度刻度(14)，当X轴转到要画的刻度线上时，再停止转动，画一条射线即成。口诀为“一点二线三角度”。

作三角形。在上述法作角度的基础上，再利用直角坐标系(32)上的刻度，量画出两边的边长即可。斜边可用斜边(13)作出。

作平行线。以画Y轴平行线为例，先沿Y轴画竖直线，滑动动滑片(5)使得平行线标尺(34)与此线重合，再沿Y轴画一线，则两线平行。口诀为“一线二距三平行”。

作垂直线。让X轴与给定的线重合，再将原心即大圆盘凸尖(43)移到垂足处，再沿Y轴作线，则两线垂直。口诀为“一线一点三垂直”。

作坐标系。沿X轴Y轴画线即可。圆心处后由于原点处有粘接，作时只要稍加移动基板(1)，利用燕尾符(19)可补画出。作极坐标，利用画角方法作出。

作圆。大圆：根据半径刻度(42)，对按下推片(39)及上推片(40)使之不抵住槽后，移动动滑片(5)，将笔放入画大圆时的笔孔(35)内，用笔边转动边画圆即可。对于画半径为0.5厘米整数倍的圆，可直接将笔插入相应半径的定圆孔(4)内，转动即可。小圆：法一、利用动滑片(5)作。将笔芯插入动滑片(5)里的滑片皮孔(6)内，插到底，由于皮孔弹力将笔固定不倒了，再用手指或笔套放在心形图模孔(26)内，此时力偶大得许多，易转动转盘(2)，转盘带动动滑片(5)上固定的笔便画小圆了。法二、利用小圆板(22)作。依半径大小将笔芯插入相应的小盘孔(41)内的孔中，边转动笔芯边画圆，当笔碰到小圆连杆(21)时，顺向用另一只手把推杆把手(37)转动，则笔能继续画圆周。如需画圆心，利用坐标轴原点或画圆心笔尖孔(38)可方便作出，且不会戳坏纸。

画立体图形，利用X轴Y轴及角度，很容易作出立体图形。

画二次曲线及三角函数等，利用第三象限双曲线模槽(8)；抛物线模槽(9)；椭圆模槽(10)；正弦模槽(11)；正切模槽(12)等模板作。也可以用众多的定圆孔(4)十分方便地分别画出两组同心圆，利用两组同心圆相交点，可方便地找出二次曲线的点，再加以描出即可。(两组圆的圆心之间的距离决定焦点不同)

画平滑曲线。法一、可利用曲线板(15)描。法二、可利用自由滑片(7)作：即用基板(1)的平动加之自由滑片(7)可在转盘(2)上转动、滑动产生的复合运动，可画平滑曲线；法三、将笔芯插入滑片皮孔(6)中，右手转动转盘(2)，左手推动基板(1)，可画曲线。

画近似曲线。法一、开动电机(23)或转动转盘(2)，再同时尽量匀速转动小圆板(22)，就会得到复合运动，画出优美曲线。法二、从基板(1)上卸下转盘(2)，从小圆连杆(21)上卸下小圆板(22)来，再把小圆板(22)放入基板(1)内，将两齿啮合，笔芯插入小圆板(22)中，边画圆边啮合转动，画出美丽包络线，且不同孔产生不同的包络线。

画其他符号。利用模孔(3)可画五星(太阳、月亮)；模孔(31)画五线谱号；模孔(26)画汽车、心形；用模孔(18)为标准化考试答题卡填色；模边(29)画大括号线；模边(16)画浪线；模边(15)画曲线；模孔(17)画定半径圆等。转动转盘(2)可用(26)画不同角度的心形。

其他用途。如利用百分刻度(28)可以画统计图，利用(30)量英寸。

如果在基板(1)上的姓名粘贴(27)处下置一个磁铁或在此位置加一个左把手，在动滑片(5)孔中放入粉笔，便可制成老师用的在磁性黑板上画几何图形的图盘。

图盘与中国算盘一样，可以在图盘熟练至相当程度后，触发脑中图象记忆区细胞，可以像中国算盘那样产生一个类似于珠心算那样的记忆的图盘来，这样学生甚至可离开实体图盘而直接靠脑中的万能图盘来构图、思考。图盘十分有利于右脑早期开发，是人类基本工具的又一创新。

Claims (9)

1、一种活动式绘图盘，由基板(1)、转盘(2)组成了活动的“扇形量角器”；由基板(1)、转盘(2)及动滑片(5)组成“无脚规”，由小圆滑槽(20)、小圆连杆(21)、小圆板(22)及其上的推杆把手(37)、小圆板转轴(36)组成“独脚规”。

2、根据权利要求1所述的图盘，其特征是转盘(2)、小圆板(22)可卸。基板(1)内齿轮(24)与小圆板(22)的齿轮可啮合。

3、根据权利要求1所述的图盘，其特征是设有电动力，可以用电动力转动。

4、根据权利要求1所述的图盘，其特征是设有折叠缝(46)，可以折叠。

5、根据权利要求1所述的图盘，其特征是设有姓名粘贴处，上表面有¹放大镜(27)。

6、根据权利要求1所述的图盘，其特征是设有自由滑片(7)和动滑片(5)，动滑片(5)利用弹力贴紧槽内。动滑片上有滑片皮孔(6)。

7、根据权利要求1所述的图盘，其特征是基板(1)上置有磁铁或装有把手，动滑片(5)孔中可放粉笔或其他笔，让老师在黑板上使用。

8、根据权利要求1所述的图盘，其特征是设置有大圆盘凸尖(43)。

9、根据权利要求1所述的图盘，其特征是圆盘(2)上设置装笔芯的梢(45)，短笔芯(44)开口的一端插入此梢，另一端由动滑片(5)抵住。

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