CN103587302A - 子母游标尺 - Google Patents

Abstract

本发明基于游标卡尺的原型，将主尺和游标尺分开，分别为子母游标尺的母尺和子尺。母尺的基本构造为母针孔11、爱子轨12、母标等距孔13、母落笔孔14、母标尺衡15、母标量角衡16、母定轴轨17、附针槽18构成，其中附针槽18用于存放附针3。子尺的基本构造为子落笔孔201、短子针孔202、长子针孔203、90度子凸始204、游子等距孔205、45度子凸206、30度子凸207、60度子凸208、90度子凸终209、子定轴轨210、防脱卡211、游子量角衡212、上下游尺衡213构成。本发明创造子母游标尺能实现直尺、折尺、三角板、量角器、圆规、游标卡尺等多种功能。

Description

子母游标尺

技术领域

本发明创造涉及直尺、折尺、三角板、量角器、圆规、游标卡尺、万能尺等多种制图工具和度量衡。

背景技术

本人基于游标卡尺的灵感，发明了子母游标尺。在形形色色的计量器具家族中，游标卡尺作为一种被广泛使用的高精度测量工具，它是刻线直尺的延伸和拓展，它最早起源于中国。当历史上有了长度的单位制以后，就出现了刻线直尺。直尺很实用，自直尺诞生起就一直被使用。不过直尺也有不足，出土文物“新莽铜卡尺”是中国在公元9年制造的一把卡尺，是最早的卡尺造型，相比同造型的欧洲卡尺早了1000多年。但“新莽铜卡尺”及1000年后的欧洲卡尺，都只是卡尺而不是游标卡尺，因为卡尺上没有校位标衡。真正意义上的游标卡尺是一般认为是由法国人约尼尔·比尔发明的。他是一名颇具名气的数学家，在他的数学专著《新四分圆的结构、利用及特性》中记述了游标卡尺的结构和原理，而他的名字Vernier变成了英文的游标一词沿用至今。而这把赫赫有名的游标卡尺至今没有见到，因此有人质疑他是否制成了游标卡尺。19世纪中叶，美国和德国都生产出了实用价值很高的真正完成的游标卡尺。虽然游标卡尺已经很不错了，但只能测量长度，而不能测量角度，也不能代替三角板画平行线，也不能代替圆规画圆，而且成本偏高，导致中小学生基本都没见过游标卡尺，甚至连小部分成年人都没见过或用过游标卡尺，而游标卡尺在欧美已经非常普及，甚至在日本，部分幼儿园的孩子都认识游标卡尺了。这无非是种遗憾。为此，本发明人发明了子母游标尺，精度不高造价低，适合与各个年龄层，更快普及“游标读数法”这个数学理念。同时子母游标尺，弥补游标卡尺，不能画平行线、不能画圆、不能量角度的缺点。

发明内容

本发明基于游标卡尺的原型，将主尺和游标尺分开，分别为子母游标尺的母尺和子尺。

母尺的基本构造为图1所示。由母针孔11、爱子轨12、母标等距孔13、母落笔孔14、母标尺衡15、母标量角衡16、母定轴轨17、附针槽18构成。母尺分正反两面，光滑平坦的为背面，有爱子轨12的为正面。在母尺正面头上的侧面开有母针孔11，正面的下长边是母标等距孔13，母等距孔13是一系列距离相等的孔组成，在样品设计中彼此的间隔是10mm。在母尺相当于游标卡尺的卡钳出开有一孔-母落笔孔14，母尺样品的卡钳设计在靠近母标量角衡16的附近，在实际生产或实用时，可再设计卡钳的具体位置。在母尺正面的上上边，是有刻度的母标尺衡15。在母尺正面最后边二阶段的凸起，离基面近的棱辐状凸起是母定轴轨17，在母定轴轨17上面的，也就是离基面更远的第二阶完整的圆形凸起是母标量角衡16。在母标量角衡16的表面有大角度的刻度。在爱子轨12的末端附近，从正面的下侧面开的孔是附针槽18，用于存放附针3。图3是附针3放大图，样品图中设计有3个附针槽18，可放置3枚附针3，在实际生产中附针槽数量可以随意更改。附针3的材质可以是多种材质，如铅笔芯、金属、塑料、橡胶、玻璃、特制笔等。附针3并不一定要放入附针槽18，附针槽18的数量可以为0。附针3的设计并不完全固定，主要是和附针槽18配套设计或单独设计。

 子尺的基本构造为图2所示。 由子落笔孔201、短子针孔202、长子针孔203、90度子凸始204、游子等距孔205、45度子凸206、30度子凸207、60度子凸208、90度子凸终209、子定轴轨210、防脱卡211、游子量角衡212、上下游尺衡213构成。子尺分正反两面，有子凸的那面为正面，除子定轴轨210和防脱卡211外，表面平整的为背面。子尺中也可以有附针槽18，子尺样品图中附针槽18的数量为0。子尺上类似游标卡尺的卡钳的地方，开有一孔是子落笔孔201，子尺样品的卡钳设计在远离游子量角衡212的地方，在实际生产或实用时，可再设计卡钳的具体位置。子尺正面的中间有一系列的子凸结构，分别是90度子凸始204、45度子凸206、30度子凸207、60度子凸208、90度子凸终209。在90度子凸始204中开有深浅两孔，分别是长子针孔203和短子针孔202。在子尺头尺身部分与母尺对应地方开有一系列的游子等距孔205，游子等距孔205彼此孔洞间的距离不等于母尺上的母等距孔13，在实际生产和实用时，可根据具体情况再设计游子等距孔205的具体位置。在样品设计中游子等距孔205彼此孔洞间的距离是9mm，因此当子尺在母尺上滑动的时候，在有效量程上任何1mm的距离上都有1个母尺等距孔与1个子尺等距孔唯一对应，同理与游标卡尺的错位读数法。子尺的后面分布着子定轴轨210、防脱卡211、游子量角衡212。子定轴轨210防脱卡211和是与母标量角衡16、母定轴轨17相互咬合的结构。在子尺尺身的部分有上下游尺衡213。上下游尺衡213有2种刻度。第一种是和游标卡尺的游尺一样的有错位刻度，如每格为0.9mm，使用方法同游标卡尺一样。第二种是常规的标准刻度，子尺能脱离母尺，和普通直尺一样使用。

具体实施方法

子母游标尺有多种使用方法。

1. 子尺和母尺可以彼此分离并彼此单独当作直尺使用。

2. 子尺背面和母尺正面重合，子尺的防脱卡211插入母定轴轨17后再随意扭动即可完成如图4所示的子母尺角状组合。

3. 角状组合的第一个作用是可以当做量角器使用，不仅可以测量纸张上线段间的角度，还可以像卡尺一样测量实物的角度。在样品设计中如图5所示，由母标量角衡16显示实际角度的百位数及十位数，由游子量角衡212显示实际角度的个位，母标量角衡16和游子量角衡212的读书错位相加即得出实测角度。接用游标的错位读数法，在如同折尺拐角这么小的地方，虽然使用的是较大的刻度，但角度的测量精度依然能达到1度常规量角器的标准。（图5外层刻度是样品游子量角衡212刻度样式，内层是样品母标量角衡16的刻度样式）。

4. 角状组合的第二个作用是可以像圆规一样画圆，如图6所示。在子母游标尺的角状组合的情况下，将一枚附针3插入母针孔11，再将另一枚附针3插入短子针孔202或长子针孔203，形成圆规外观，即可像圆规一样作圆了。附针3的材料可视实际生产或实用再具体设计，样品附针3的两个圆形凹痕，是为附针3方便拔出而设计。如在纸张上作圆，附针3可用铅笔芯制作、如在金属工件表面作圆，附针3可用刀具钢制作、另外也能根据其他需求单独设计。

5. 子尺正面与母尺正面重合，多个子凸可在母尺的爱子轨12中滑动且母标量角衡16和游子量角衡212彼此异端，形成游标卡尺状组合，如图7所示。此时使用方法和游标卡尺一样，虽不能像正规的游标卡尺几个小数点的精确度，但子母游标尺的游标卡尺状也能轻松达到0.1mm的测量精度，何况也不排除子母游标尺在以后的发展中精度再次提高的可能。

 6. 子母游标尺在游标卡尺的组合状态下也有作圆的功能。如图8所示将子尺和母尺拉放到需要的长度，用附针3针尖朝上贯穿母标等距孔13和游子等距孔205重叠的孔中起到固定作用，再用两只笔分别插入母落笔孔14和子落笔孔201，一只笔围绕另一支笔旋转一周，即可得到指定半径的圆。

7. 子尺正面与母尺正面重合，多个子凸可在母尺的爱子轨12中滑动且母标量角衡16和游子量角衡212彼此同端（和5游标卡尺状组合非常相似），形成备用刻度组合状。在此组合中没有比游标卡尺状有更多的功能，只是作为辅助，能够使用尺上另外一套刻度衡，比如一套常规的公制刻度，和作为辅助的英制刻度。当然辅助刻度也可以是同样的刻度，双刻度可以提高尺的使用寿命，当一个刻度磨损后，另一个还能继续用。

8. 子尺正面与母尺正面重合，有且只有1个子凸可在母尺的爱子轨12中滑动，即形成仿三角板状组合。如图8所示，已知直线L和点P ，作过点P的直线与直线L平行。这即使仿三角板的画平行线功能。也能实现三角板快速使用额定角度的功能。在图8中，使用的是45度子凸，能快速得到45度角。同样，90度子凸能快速得到90度角度，30度子凸能快速得到30度的角度，60度子凸能快速得到60度的角度。从而完成三角板的功能。

子母尺可以彼此单独使用，也可以一对一合作使用，也可以一对多或多对多的联合使用。

附图说明

图1：母尺设计图，从左到右的3幅小图，分别为母尺的侧视图、主视图、透视图。

图2：子尺设计图，从左到右的3幅小图，分别为子尺的主视图、侧视图、透视图。

图3：附针设计图。

图4：角状组合示意图。

图5：游子量角衡与母标量角衡的作用示意图。

图6：子母游标尺角状组合的仿圆规作圆示意图。

图7：子母游标尺的游标卡尺状组合示意图。

图8：子母游标尺的游标卡尺组合状作圆示意图。

图9：子母游标尺的仿三角板示意图。

Claims (8)

1.子母游标尺，是集游标卡尺、圆规、量角器、三角板、直尺、折尺的功能于一身的现代度量衡或称现代作图工具。

2.子母游标尺的子尺和母尺是两个互相独立且互相合作的个体，子尺与母尺可以单独使用，也可以一一对应，也可以一对多或多对多对应。

3.通过在母针孔和子针孔安装附针，可以使子母游标尺在类似折尺的形态下作圆，附针的材质不限。

4.子母游标尺在折尺状在折尺拐角处引入游标错位读数法，使在折尺拐角那么狭小的地方采用大刻度达到很高的测量精度。

5.子母游标尺在测量角度的游标错位读数法的刻度有精心设计，母标量角衡有正转和反转各180度的刻度，正转和反转的数字关于0度线颠倒且正转和反转刻度的画法不一样，游子量角衡有正转和反转各90度的和度，正转和反转的数字关于0度线颠倒且正转和反转的刻度的画法与母标量角衡相对应。

6.子母游标尺设计有母标等距孔和游子等距孔，同理与游标错位读数法，借助母标等距孔的间距与游子等距孔的间距相互作用，再用附针固定，可以使子母游标尺在不依靠摩擦力的情况下保持一个高精度指定长度。

7.子母游标尺的卡钳上开有落笔孔，用两支笔插入落笔孔，一支笔围绕另一支笔旋转一周就能起到作圆的功能，配合附针和等距孔，能使子母游标尺在游标卡尺状态下画出很标准的圆。

8.子尺的各个子凸在母尺的轨道滑动，使子母游标尺可以模拟三角板快速得到30度、45度、60度、90度，以及三角板画平行线的功能，至于三角板30度与45度组合画75度角的功能，可以使用子母游标尺的量角器功能，将折尺状的夹角弯到75度后直接画，这比2个三角板组合画75度更快。

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