CN108790503B - 一种数字化可伸缩教具圆规 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种数字化可伸缩教具圆规，包括均呈槽型的一级外壳、二级外壳、三级外壳，固定在一级外壳内的圆心固定机构，滑动式安装在三级外壳内的粉笔固定机构，传感器，编码器，显示屏，穿过传感器的发条，光栅带；二级外壳滑动式地安装在一级外壳上，三级外壳滑动式地安装在二级外壳上，圆心固定机构包括带有光轴的吸盘，吸盘固定在光轴的端部，发条的一端卷绕在光轴上，发条的另一端固定在粉笔固定机构上，光栅带固定在发条上，粉笔安装在粉笔固定机构上，传感器与编码器信号连接，编码器与显示屏信号连接。本圆规可在黑板上作圆，属于教具圆规的技术领域。

Description

一种数字化可伸缩教具圆规

技术领域

本发明涉及教具圆规的技术领域，尤其涉及一种数字化可伸缩教具圆规。

背景技术

目前市面上的教具圆规大多数是机械式的，几乎是通过肉眼来判别尺寸，而当要画出一定大小的圆时，就需要尺子配合来测量两脚张开距离来得出半径，以此来得到需要的圆。这种圆规画圆麻烦，对于身材娇小的老师和学生更是难以使用，而且由于是通过肉眼来观察尺寸的，所以误差大。虽然市场上也有一些是伸缩式的圆规，但是伸缩却不方便，而且固定圆的圆心也不方便，不仅有伤黑板，而且无法精准读数，也无法被推广。而数字式圆规却由于其局限性也无法在教具上实现。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种数字化可伸缩教具圆规，可在黑板上作圆。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种数字化可伸缩教具圆规，包括均呈槽型的一级外壳、二级外壳、三级外壳，固定在一级外壳内的圆心固定机构，滑动式安装在三级外壳内的粉笔固定机构，传感器，编码器，显示屏，穿过传感器的发条，光栅带；二级外壳滑动式地安装在一级外壳上，三级外壳滑动式地安装在二级外壳上，圆心固定机构包括带有光轴的吸盘，吸盘固定在光轴的端部，发条的一端卷绕在光轴上，发条的另一端固定在粉笔固定机构上，光栅带固定在发条上，粉笔安装在粉笔固定机构上，传感器与编码器信号连接，编码器与显示屏信号连接。

进一步的是：圆心固定机构还包括轴承和轴承架；轴承套装在光轴上且轴承安装在轴承架上，轴承架固定在一级外壳内的端部。

进一步的是：圆规还包括一级滑轨、第一滑轨架、第二滑轨架；第一滑轨架固定在一级外壳内的端部，第二滑轨架固定在二级外壳内的端部，一级滑轨滑动式地安装在第一滑轨架和第二滑轨架上。

进一步的是：圆规还包括二级滑轨、第三滑轨架；第一滑轨架、第二滑轨架、第三滑轨架沿着直线方向依次分布，第三滑轨架固定在三级外壳内的端部，二级滑轨滑动式地安装在第二滑轨架和第三滑轨架上。

进一步的是：二级滑轨位于一级滑轨的上方，第一滑轨架上设有用于一级滑轨滑动的滑槽，第二滑轨架上设有用于一级滑轨滑动的下滑槽和用于二级滑轨滑动的上滑槽，第三滑轨架上设有用于二级滑轨滑动的滑槽。

进一步的是：第一滑轨架、第二滑轨架、第三滑轨架、一级滑轨、二级滑轨的数量均有两个，两个第一滑轨架对称固定在一级外壳的内侧，两个第二滑轨架对称固定在二级外壳的内侧，两个第三滑轨架对称固定在三级外壳的内侧，两条一级滑轨和两条二级滑轨均平行对称安装。

进一步的是：圆心固定机构还包括第一夹板和第二夹板，卷绕在光轴上的发条位于第一夹板和第二夹板之间，第一夹板和第二夹板通过螺栓固定。

进一步的是：粉笔固定机构包括三级滑轨、滑块、固定架、杯头螺钉；三级滑轨固定在三级外壳内，滑块滑动式地安装在三级滑轨上，固定架固定在滑块上，杯头螺钉穿过固定架和滑块并顶着三级滑轨，固定架上设有立块，发条的端部固定在立块上。

进一步的是：圆规还包括两个异形螺钉，一级外壳的侧面上和二级外壳的侧面上均设有滑道，一个异形螺钉穿过一级外壳的滑道并连接在二级外壳上，另一个异形螺钉穿过二级外壳的滑道并连接在三级外壳上。

进一步的是：圆规还包括限位开关，限位开关设置在一级外壳内的端部，限位开关与编码器信号连接。

总的说来，本发明具有如下优点：

本圆规可伸缩，调整半径值。作圆时，能够很稳定、精准的作出一个圆。而其伸缩性又使圆规的体积大大减小，便于携带。本圆规结构简单、合理、体积小，便于制造与携带。并且能够不伤黑板并且精准的画出圆，同时使用简单，适用不同的教学人群。本发明将教育圆规的固定圆心、可伸缩、数字式等功能集中在同一个机械装置上，将圆心的固定、圆规半径的可伸缩和圆规半径大小的自动读数等功能集中在一起。

附图说明

图1是本教具圆规的结构示意图，未画出一级外壳、二级外壳、三级外壳的前侧侧板。

图2是本教具圆规的结构示意图。

图3是本教具圆规中一级外壳处的结构示意图。

图4是圆心固定机构的结构示意图。

图5是本教具圆规中二级外壳和三级外壳处的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：

1为一级外壳，2为二级外壳，3为三级外壳，4为圆心固定机构，5为粉笔固定机构，6为一级滑轨，7为二级滑轨，8为第一滑轨架，9为第二滑轨架，10为第三滑轨架，11为传感器，12为发条，13为编码器，14为显示屏，15为异形螺钉，16为滑道，17为顶板，18粉笔，4-1为吸盘，4-2为光轴，4-3为轴承，4-4为轴承架，4-5为第一夹板，4-6为第二夹板，5-1为三级滑轨，5-2为滑块，5-3为固定架，5-4为杯头螺钉，5-5为立块。

为叙述方便，现对下文所说的方位说明如下：圆心固定机构在粉笔固定机构的左边，一级外壳在显示屏的上方，图1中已画出侧板所在的方位为后。

结合图1、图2所示，一种数字化可伸缩教具圆规，包括均呈槽型的一级外壳、二级外壳、三级外壳，固定在一级外壳内的圆心固定机构，滑动式安装在三级外壳内的粉笔固定机构，传感器，编码器，显示屏，穿过传感器的发条，光栅带。光栅带图中未标示出，二级外壳滑动式地安装在一级外壳上，三级外壳滑动式地安装在二级外壳上，圆心固定机构包括带有光轴的吸盘，吸盘固定在光轴的端部，发条的一端卷绕在光轴上，发条的另一端固定在粉笔固定机构上，光栅带固定在发条上，粉笔安装在粉笔固定机构上，传感器与编码器信号连接，编码器与显示屏信号连接。

结合图1、图2所示，一级外壳、二级外壳、三级外壳的结构是一样的，都是包括一块底板和两块设置在底板前后两侧的侧板。二级外壳前后方向的宽度等于一级外壳的两块侧板之间的距离，三级外壳前后方向的宽度等于二级外壳的两块侧板之间的距离，从而二级外壳可以在一级外壳内伸缩，三级外壳可以在二级外壳内伸缩，二级外壳的一部分嵌入一级外壳内，三级外壳的一部分嵌入二级外壳内。在一级外壳的底板的左端设有一块顶板。编码器固定在顶板上，且位于顶板的左边。显示屏固定在一级外壳的底板上，且位于一级外壳的底板的下方。

圆规还包括限位开关，限位开关固定设置在一级外壳的其中一个侧板的左端部，限位开关与编码器信号连接。限位开关图中未画出。

结合图1、图4所示，圆心固定机构还包括轴承和轴承架；轴承套装在光轴的下部且轴承安装在轴承架上，轴承架固定在一级外壳内的端部，轴承架固定在一级外壳的底板的左端，吸盘则安装在光轴的上端，吸盘用于吸附在黑板上，吸盘相当于圆心。

结合图1、图4所示，圆心固定机构还包括第一夹板和第二夹板，卷绕在光轴上的发条位于第一夹板和第二夹板之间，第一夹板和第二夹板通过螺栓固定，光轴穿过第一夹板和第二夹板，第一夹板和第二夹板位于吸盘的下方但位于轴承的上方。

结合图1、图3所示，圆规还包括一级滑轨、第一滑轨架、第二滑轨架；第一滑轨架固定在一级外壳的侧板的左端部，第二滑轨架固定在二级外壳的侧板的左端部，一级滑轨滑动式地安装在第一滑轨架和第二滑轨架上，当二级外壳伸出到最大程度时，一级滑轨的左端在第一滑轨架上，一级滑轨的右端在第二滑轨架上。第二滑轨架可以沿着一级滑轨左右滑动。

结合图1、图5所示，圆规还包括二级滑轨、第三滑轨架；第一滑轨架、第二滑轨架、第三滑轨架沿着直线方向从左往右依次分布，第三滑轨架固定在三级外壳的侧板的左端部，二级滑轨滑动式地安装在第二滑轨架和第三滑轨架上。当三级外壳伸出到最大程度时，二级滑轨的左端在第二滑轨架上，二级滑轨的右端在第三滑轨架上。第三滑轨架可以沿着二级滑轨左右滑动。

二级滑轨位于一级滑轨的上方，第一滑轨架上设有用于一级滑轨滑动的滑槽，第二滑轨架上设有用于一级滑轨滑动的下滑槽和用于二级滑轨滑动的上滑槽，第三滑轨架上设有用于二级滑轨滑动的滑槽。即每个滑轨架上都有相应的滑槽供滑轨滑动，其中第二滑轨架上有两个滑槽，一个是上滑槽，一个是下滑槽，分别供两条滑轨滑动。

结合图1、图3、图5所示，第一滑轨架、第二滑轨架、第三滑轨架、一级滑轨、二级滑轨的数量均有两个，两个第一滑轨架对称固定在一级外壳的内侧，其中一个第一滑轨架固定在一级外壳的前侧侧板上，另一个第一滑轨架固定在一级外壳的后侧侧板上；两个第二滑轨架对称固定在二级外壳的内侧，其中一个第二滑轨架固定在二级外壳的前侧侧板上，另一个第二滑轨架固定在二级外壳的后侧侧板上；两个第三滑轨架对称固定在三级外壳的内侧，其中一个第三滑轨架固定在三级外壳的前侧侧板上，另一个第三滑轨架固定在三级外壳的后侧侧板上。两条一级滑轨和两条二级滑轨均平行对称安装，一条一级滑轨在前面，另一条一级滑轨在后面，一条二级滑轨在前面，另一条二级滑轨在后面。传感器位于圆心固定机构的右边，且位于两条一级滑轨之间，传感器固定在一级外壳的底板上，发条穿过传感器上部的感应区。

结合图5所示，粉笔固定机构包括三级滑轨、滑块、固定架、杯头螺钉。三级滑轨固定在三级外壳的底板上，三级滑轨沿着左右方向设置，滑块滑动式地安装在三级滑轨上，固定架固定在滑块上，杯头螺钉穿过固定架和滑块并顶着三级滑轨，即杯头螺钉旋紧在固定架和滑块上，且杯头螺钉顶着三级滑轨，从而杯头螺钉可以将滑块固定在三级滑轨上，使得滑块不能在三级滑轨上滑动。固定架上设有立块，立块是固定在固定架上的，发条的端部固定在立块上。粉笔固定机构位于二级滑轨的右部。

圆规还包括两个异形螺钉，一级外壳的侧面上和二级外壳的侧面上均设有滑道，即一级外壳的侧板上和二级外壳的侧板上设有滑道，一个异形螺钉穿过一级外壳的滑道并连接在二级外壳上，从而该异形螺钉可以将一级外壳和二级外壳连接起来，且拉动该异形螺钉可以促使二级外壳伸出或缩回一级外壳内。另一个异形螺钉穿过二级外壳的滑道并连接在三级外壳上，从而该异形螺钉可以将二级外壳和三级外壳连接起来，且拉动该异形螺钉可以促使三级外壳伸出或缩回二级外壳内。

本圆规的原理：采用该圆规在黑板上画圆时，是以吸盘为圆心，以吸盘到粉笔的距离为半径画圆。需要调整半径时，拉动两个异形螺钉，则二级外壳可以伸出或缩回一级外壳内，三级外壳可以伸出或缩回二级外壳内，拉动二级外壳沿着一级外壳运动时，三级外壳整体随着二级外壳运动，拉动三级外壳沿着二级外壳运动时，一级外壳和二级外壳保持固定，这样拉动两个异形螺钉，从而可以调节粉笔到吸盘的距离。杯头螺钉不顶死在三级滑轨上时，可以推动滑块在三级滑轨上滑动，从而也可以调节粉笔到吸盘的距离。粉笔与吸盘的距离改变时，即粉笔固定机构的固定架产生了移动，固定架的移动带动了固定在发条上的光栅带的移动，而传感器会自动记录下信息，并将记录下的信息反馈到编码器上，由编码器编码出半径的大小，然后传到显示屏上，显示屏显示出半径大小。确定好半径大小后通过拧动两个异形螺钉，将一级外壳与二级外壳固定，将二级外壳与三级外壳固定，通过拧动杯头螺钉将滑块固定，然后可以通过吸盘将圆规稳定的固定在黑板上，然后通过以吸盘为圆心，转动圆规，即可作出精准的圆。

光栅带上设有多个一模一样且等距分布的通孔，传感器是读取光栅带上的通孔的数量，然后计算出半径值的。二级外壳向左碰到限位开关后，传感器读取到的通孔的数量就会进行数据清零。如：复位后进行第一次作圆，拉动二级外壳和三级外壳向右移动一定距离后，传感器读取光栅带通孔的数量，从而计算出半径值。进行第二次作圆的时候，若半径是增大的，传感器继续读取光栅带通孔的数量，再次计算出半径值；若第二次作圆的时候，若半径是减小的，则需要将三级外壳缩回二级外壳内，二级外壳缩回一级外壳内，二级外壳缩回一级外壳后，二级外壳会碰到限位开关，从而将第一次作圆时传感器读取到的光栅带通孔的数量进行清零，即复位。传感器、光栅带、限位开关的这种复位和测量原理是现有技术，传感器、光栅带、限位开关也可以采用其他控制的原理实现数字化的功能。

光栅带、传感器、编码器、限位开关、显示屏之间的信号传输及其控制和实现的功能是属于现有技术，也可以采用其他现有的控制技术实现数字化的功能。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种数字化可伸缩教具圆规，其特征在于：包括均呈槽型的一级外壳、二级外壳、三级外壳，固定在一级外壳内的圆心固定机构，滑动式安装在三级外壳内的粉笔固定机构，传感器，编码器，显示屏，穿过传感器的发条，光栅带；二级外壳滑动式地安装在一级外壳上，三级外壳滑动式地安装在二级外壳上，圆心固定机构包括带有光轴的吸盘，吸盘固定在光轴的端部，发条的一端卷绕在光轴上，发条的另一端固定在粉笔固定机构上，光栅带固定在发条上，粉笔安装在粉笔固定机构上，传感器与编码器信号连接，编码器与显示屏信号连接；

圆规还包括限位开关，限位开关设置在一级外壳内的端部，限位开关与编码器信号连接；

光栅带上设有多个一模一样且等距分布的通孔，传感器是读取光栅带上的通孔的数量，然后计算出半径值的；二级外壳碰到限位开关后，传感器读取到的通孔的数量进行数据清零。

2.按照权利要求1所述的一种数字化可伸缩教具圆规，其特征在于：圆心固定机构还包括轴承和轴承架；轴承套装在光轴上且轴承安装在轴承架上，轴承架固定在一级外壳内的端部。

3.按照权利要求1所述的一种数字化可伸缩教具圆规，其特征在于：圆规还包括一级滑轨、第一滑轨架、第二滑轨架；第一滑轨架固定在一级外壳内的端部，第二滑轨架固定在二级外壳内的端部，一级滑轨滑动式地安装在第一滑轨架和第二滑轨架上。

4.按照权利要求3所述的一种数字化可伸缩教具圆规，其特征在于：圆规还包括二级滑轨、第三滑轨架；第一滑轨架、第二滑轨架、第三滑轨架沿着直线方向依次分布，第三滑轨架固定在三级外壳内的端部，二级滑轨滑动式地安装在第二滑轨架和第三滑轨架上。

5.按照权利要求4所述的一种数字化可伸缩教具圆规，其特征在于：二级滑轨位于一级滑轨的上方，第一滑轨架上设有用于一级滑轨滑动的滑槽，第二滑轨架上设有用于一级滑轨滑动的下滑槽和用于二级滑轨滑动的上滑槽，第三滑轨架上设有用于二级滑轨滑动的滑槽。

6.按照权利要求4所述的一种数字化可伸缩教具圆规，其特征在于：第一滑轨架、第二滑轨架、第三滑轨架、一级滑轨、二级滑轨的数量均有两个，两个第一滑轨架对称固定在一级外壳的内侧，两个第二滑轨架对称固定在二级外壳的内侧，两个第三滑轨架对称固定在三级外壳的内侧，两条一级滑轨和两条二级滑轨均平行对称安装。

7.按照权利要求2所述的一种数字化可伸缩教具圆规，其特征在于：圆心固定机构还包括第一夹板和第二夹板，卷绕在光轴上的发条位于第一夹板和第二夹板之间，第一夹板和第二夹板通过螺栓固定。

8.按照权利要求1所述的一种数字化可伸缩教具圆规，其特征在于：粉笔固定机构包括三级滑轨、滑块、固定架、杯头螺钉；三级滑轨固定在三级外壳内，滑块滑动式地安装在三级滑轨上，固定架固定在滑块上，杯头螺钉穿过固定架和滑块并顶着三级滑轨，固定架上设有立块，发条的端部固定在立块上。

9.按照权利要求1所述的一种数字化可伸缩教具圆规，其特征在于：圆规还包括两个异形螺钉，一级外壳的侧面上和二级外壳的侧面上均设有滑道，一个异形螺钉穿过一级外壳的滑道并连接在二级外壳上，另一个异形螺钉穿过二级外壳的滑道并连接在三级外壳上。