JPS62202799A - 楕円コンパス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は楕円コンパスに関する。

以下余白 〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕楕円コ
ンパスは数学、物理、機械および建築の図面に用いられ
る器具である。このカテゴリの特許は、米国人のへイン
氏（Ｍｒ、　Ｈａｙｅｎ）によって１８７４年に米国特
許第３９４７９６８号に開示されており、これに関する
数多くの刊行物が度々公表されていテゴリに分けられる
ことを示している。

■　ひもタイプ 楕円上の任意の点から２個の焦点への距離の和が等しい
という原理を利用するタイプ、このカテゴリは本発明に
よって代表される。

■　投射像をコピーするタイプ あらゆる種類の楕円を、各種の角度で空間をあけて傾斜
されている円形盤によって生ずる影に沿って紙の上をな
ぞることによって得ることができるという原理に基づい
て得るタイプ。このカテゴリはＬＪＳ特許第４１９４２
９２号によって代表される。

以下余白 ■　円柱を斜面で切断するタイプ このタイプは、デバイダの２本の足の片方の足に、図示
用ペンを具備し回転および上下動可能であって且つ取付
角度を調節可能な他の足をスリーブによって取付けであ
る器具によって達成できる。このタイプは米国特許第４
２０４３２７号によってに小さい楕円や正確に細長くさ
れた楕円を描くことができない。

■　遊星歯車タイプ このタイプはＵＳ特許第４２２６０２２号の明細書に記
載されたものによって代表される。このタイプでは鋸歯
状外観を持つように線が引かれるというクローリング（
小刻み状態）をほとんど克服できない。

■　クロスグローブタイプ このカテゴリはＤ　７２７４３３５２号、Ｓ　Ｕ４５４
１３９号およびＢ　Ｇ　１７５４５８８号等で規定され
るように作られる楕円の大部分を主張する。このカテゴ
リの方法は細長い楕円を描くことができるという利点を
有するが、一方その欠点は摺動溝を正確に合せることお
よび反対方向に描かれた楕円を一致させることが困難で
あるということである。その溝が設けられたフレームは
不器用に作られており、僅かではあるが存在する紙表面
の不均一に影響され、且つ楕円を描く工程において位置
決めを行うことが不便である。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の目的は、支持フレームと、操縦ロッドドローイ
ング機構と、垂直的に直線運動を行うことのできる２点
支持コントロール機構を具備して十字溝原理に基づいて
構成された楕円コンパスにおいて、片方の摺動溝を形成
して、高度に直線に接近した運動を行うことができるガ
イドロッドヘッドを具備したクランクガイドロノド機構
と、主フレームと、他の摺動溝を形成するカイドスリー
ブとを含んで成り、そ扛によって潜在した十字溝原理の
機構が構成され、操縦ロッドドローイング機構の上部上
にハンドルが連結されて固定され、楕円全体を描く時に
ペンホルダ上の鉄筆を前記ハンドルが駆動することがで
き、図面作成中において、脚が主フレームを２点支持状
態で且つ懸吊状態で保つことができる楕円コンパスによ
って達成される。

本発明は潜在する十字路機構を用いる独特の数学的原理
を用いており、それによって作られる図面の正確さと、
長軸と短軸とが等しい図形（円）、２つの軸線の長さが
等しくない図形（楕円）、片方の軸線の長さが０の図形
（直線）にわたって、楕円を描くことができる範囲の完
成度を達成することができる。本発明による装置を用い
ることによって大きな楕円のみならず小さな（例えば１
〜２ｍｍ）の楕円も又容易に描くことができる。その上
に構造が簡単であり且つその作動上の支障がない。この
装置はあらゆる種類の技術図面に対する要求を完全に満
足する。

以下余白 〔実施例〕 以下本発明による楕円コンパスの一実施例を示す添付図
面第１図、第２図および第３図を参照して本発明を説明
量る。

本発明による楕円コンパスの構造はクランクガイドロッ
ドａｍ、縦方向ガイド機構、回転線引き機構および支持
フレームに大別される。以下類を追って説明する。

■　ガイドロッドへ・ノドが高度に直線的な運動を行う
ことができるクランクガイドロノド機構。

この機構はクランク１２、ペンジュラム軸１１およびガ
イドロッド９を蒼んで成る。ペンジュラム軸１１の下方
部には開口部が設けられた回転可能なガイド溝が設けら
れ、このガイド溝はガイドロッド９が粘着することなく
摺動することができるようにガイドロッド９の摺動をコ
ントロールするために用いられる。この機構はクランク
の半径、クランクとペンジュラム軸の中心距離およびガ
イドロッドの長さの比率を見出すためおよびこれら３つ
の条件の比を特定の値にするための数学的方法に対して
必要とされる。例えば、前記比が１＝１．８：７．８４
にとられた時に、ガイドロッドヘッドは高度に直線に接
近した運動をするように揺動する。この場合ガイドロッ
ド９の端部における主軸３は約１０００：１の真直度を
有して直線状に移動する。この運動は十字溝原理の中の
横方向溝を構成し、交叉の不都合さを解消して正確さを
上昇する本発明の簡単な構造を設計するための基礎を提
供する。

■　縦方向ガイド機構 この機構は主フレーム１０と、主フレーム１０の前方部
分に配置されているガイドスリーブ７から成り、このガ
イドスリーブ７は前記十字溝の縦方向溝に相等する。主
フレーム１０はその断面が半円形のチューブであり、ガ
イドスリーブ７はその断面が半円形の扇子状部材である
。両方の部材は弾性的な折れ部を僅かに形成し、この事
は両方の部材間の間隙と回転を解消するのみならず摺動
を容易にして正確性と可撓性の程度が向上される。

■　回転線引き機構 この機構はハンドル８、上方軸５、手動ナツト６、定規
４、主軸３、ドローイングロッド２およびペンホルダｌ
から成る。上方軸５の下方部には手動ナツト６のねじ山
と噛合うねじ山があり、さらに定規４と摺動可能に係合
する四角孔がある。

上方軸５の下方端部には主軸３の上方端部とゆるく且つ
回動可能に合う孔がある。この孔は側方開口部を具備し
た溝を有し、この溝が上方軸５を定規４上の任意の場所
に摺動させ、図描きするために主軸３に直線を形成させ
る位置に到着させることを可能にする０手動ナツト６を
用いることによって、短軸の長さを決定するための尺度
が示されている定規上の任意の場所に上方軸５が固定さ
れる。上方軸５の中央部は球状に作られ、ガイドスリー
ブ７の中に包み込まれ、下方主軸と自動調芯ができるよ
うにゆるい回動係合を形成している。

上方軸５は上方のハンドルに固定されるために主７Ｌ／
−ム１０の片側から延びている。ハンドル１０は図書き
機構の３６０°回転を行うことができ、一方上方軸５を
主フレーム１０の前方部分に沿って駆動する。主軸３は
鉛直平面内に定規４およびドローイングロッド２を固定
する。これらは十字溝原理のロッドに相等する操縦ロッ
ドを形成する。

したがってドローイングロフト上でペンホルダ１をずら
し、定規４上で上方軸の固定点を変えることによって楕
円の長軸および短軸を容易に決定することができる。か
くしてハンドルを回して楕円が描かれる。ドローイング
ロッド２の断面は直角の角部を有する不等辺四角形であ
り、その傾斜面には長軸を決定するための尺度が設けら
れている。

ドローイングロッド２の直角側の側面には位置決め溝が
あり、一方ペンホルダ側には対応する直角の角部を有す
る不等辺四角形の溝があり、そして取付用ねじピンが鉄
筆すなわち筆記具を摺動し且つ溝付プレートの中心を通
る鉛直面内に位置決めすることを可能にする。前記定規
上には短軸の長さを決定するための目盛が設けられてい
る、中心を正確に調節して定めるためにドローイングロ
ッド２の一端に調節用ねじ手段１４が設けられている。

■　支持フレーム 支持フレームは主フレームｌｏと脚部１３と両者をリン
ク接合するねじロッドを含んで成る。

脚部は支持フレームと直角を形成する位置に回さレテイ
ルトよく、図面作成の目的のために支持フＬ／−４上に
一点支持されている。さらに脚の端部部分において２本
の針が２点位置決めのために用いられる。この時におい
てドローイング機構は懸垂状態におかれる０図示用鉄筆
は紙表面および鉄筆の長さの不均一に対処するように懸
垂状態で紙上を移動する。脚は装置をケースの中に容易
に収容することができるように、回して同一平面を形成
させることができる。

本発明におけるクランクガイドロッド機構のガイドロッ
ドヘッドは高度に直線に接近した運動（例えばｒ　：　
Ｘｏ　　：　Ｌ＝　１　：１．８　：７．８４）を行う
ように作られているとよい。

主軸３は特定の曲線運動を行うために、ガイドロッド９
、クランク１２およびペンジュラム軸１１の拘束を受け
る。第４図に示すように座標軸をとり、クランクの中心
を原点Ｏとする。ＯＰはクランクの半径、（−Ｘ０、Ｏ
）はペンジュラム軸の中心、ＲＰはペンジュラムロノド
の長す、Ｒ（Ｘ、Ｙ）は主軸の中心とする。その場合下
記関係が生ずる。

ｘ＝ｒｃｏｓα ｙ＝ｒｓｉｎα Ｌ”　＝　（Ｘ−ｘ）　”　＋　（Ｙ−）ｒ）　”　＝
（１）上式中で（ｘ、　　ｙ）は点Ｐの座標値、ｒはｏ
ｐ間の距離、αはｏｐとｏｘ間の角度、Ｌは点Ｐと点Ｒ
間の長さである。上記式より 例えばｒ　：　Ｘｏ　　：　Ｌ＝１　：１．８　：７．
８４の場合前記式は下記式に簡略化される。

４、１３２４２８０９ｒ　（ｃｏｓα＋１．８）Ｘ＝ｒ
ｃｏｓα−−−一−−−−−−−−−−−−−−−−ｍ
−−（ｃｏｓ　ａ　＋　１．１７Ｆ 設計上の必要からαは（−８１°４０′〜＋８１’４０
’）の間で採用される。

この弐および直線部Ｘ＝−６，８４ｒの最大誤差は非常
に小さく、極限値を用いることによって見出すことがで
きる。

ｄα ると、下記の関係が得られる。

ｃｏｓα、＝１　　　　　　　αｔ＝Ｏｃｏｓ　（Ｘｔ
　＝０．４４５４３　　　　（Ｘｚ　＝６３°３２　’
　５７　”したがってこの区域内で２個の極限値が得ら
れる。

ｘ　ｒ　（α＋）＝　　６．８４ｒ Ｘ、（αｇ）　＝　　６．８３７１２ｒ区域（−８１°
４０’、＋８１°４０′）内でこの関数の境界値はＸ　
１４　（ｃｏｓ±８１°４０　’　）　＝　−６，８４
２８ｒとなる。

これら極限値および境界値の直線Ｘ　＝　−６，８４ｒ
からの最大偏差は０．００２８８ｒである。この関数は
この区域で連続であるので、したがってその区域内での
直線からの最大偏差は０．００２８８ｒより小さいか等
しい。

式（１）の２個の境界点（α±８１°４０′）のＹ値の
２倍が区域（−８１°４０’、　　＋８１°４０′）間
の直線の長さであるので、５ｉｎ８１　’　４０　’　
＝０．９８９４４１６４およびｃｏｓ８１　”　４０　
’　＝０．１４４９３１８６を式（１）に代入すると、 Ｙ　＝２．５６５４２８ｒを得る。

したがって直線部分の長さは２　）’　＝５．１３０８
ｒである。かくして非直線性は となる。

多数の移動する部材間の間隙や他の構造状態あるいは回
転中における祇ｄ面上の鉄筆の接触点における変化によ
って生ずる誤差のような他のファクタと比較した時に、
前記誤差は考慮に値しない程小さい。構造が簡単である
ことおよび構造を非常に正確に作ることができるといっ
たファクタによって、本発明による装置の全体の精度は
非常に高い。全ての応用分野において高レベル精度を得
ることを要求する技術図面の必要性を本発明が完全に満
足することができることが多数の実際使用によって証明
されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による楕円コンパスの一機゛構のブロッ
クダイヤグラムであり、第２図は楕円コンパスの一実施
例の斜視図であり、第３図は第２図に示した楕円コンパ
スを分解して示す斜視図であり、第４図は本発明による
楕円コンパスの作動を数学的に示すグラフである。 １・・・ペンホルダ、　　２・・・ドローイングロッド
、３・・・主軸、　　　　　４・・・定規、５・・・上
方軸、　　　　６・・・手動ナット、７・・・ガイドス
リーブ、　８・・・ハンドル、９・・・ガイドロッド、
　　１０・・・主フレーム、１１・・・ペンジュラム軸
、１２・・・クランク、１３・・・脚、　　　　　　　
１４・・・調節ねじ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、支持フレームと、操縦ロッドドローイング機構と、
   垂直的に直線運動を行うことのできる２点支持コントロ
   ール機構を具備して十字溝原理に基づいて構成された楕
   円コンパスにおいて、片方の摺動溝を形成して、高度に
   直線に接近した運動を行うことができるガイドロッドヘ
   ッドを具備したクランクガイドロッド機構と、主フレー
   ム（１０）と、他の摺動溝を形成するカイドスリーブ（
   ７）とを含んで成り、それによって潜在した十字溝原理
   の機構が構成され、操縦ロッドドローイング機構の上部
   上にハンドル（８）が連結されて固定され、楕円全体を
   描く時にペンホルダ（１）上の鉄筆を前記ハンドル（８
   ）が駆動することができ、図面作成中において、脚（１
   ３）が主フレーム２点支持状態で且つ懸吊状態で保つこ
   とができる楕円コンパス。 ２、高度に直線に近接した運動を行うことができるガイ
   ドロッドヘッドを有する前記クランクガイドロッド機構
   がガイドロッド（９）を含んで成り、該ガイドロッド（
   ９）の一端にはクランク（１２）が配置され、ガイドロ
   ッド（９）の中央付近には回転可能なガイド溝がはめら
   れ、クランクの半径（ｒ）、前記ガイド溝を支承するペ
   ンジュラム軸とクランクの中心間の距離Ｘ＿０、ガイド
   ロッドの長さとの間の関係が１：１、８：７．８４であ
   る時に前記ガイドロッドヘッドが高度に直線に接近した
   運動を行うことができる特許請求の範囲第１項記載の楕
   円コンパス。 ３、前記操縦ロッドドローイング機構が、前記ガイドロ
   ッド（９）を経て底部に下方に向けて延び且つ図示用ペ
   ンを３６０°回転させ楕円全体を書くことができる主軸
   （３）を用いて、ドローイングロッド（２）に確実に固
   定されている定規（４）を含んで成り、ドローイングロ
   ッド（２）の一端において正確な中心合せを行うための
   調節ねじ手段が設けられている特許請求の範囲第１項記
   載の楕円コンパス。 ４、主フレーム（１０）を上方に通過する上方軸（５）
   を用いてハンドル（８）が前記定規（４）に固定されて
   おり、該ハンドル（８）が楕円全体を描く際に何等の妨
   害なしにドローイングロッド（２）上のペンを駆動して
   ３６０°回転させることができる特許請求の範囲第３項
   記載の楕円コンパス。 ５、前記上方軸（５）がその中間付近にカイドスリーブ
   （７）によってゆるく且つ回転可能に囲まれている球形
   部を有し、それによって、図書きされている時に上方軸
   （５）と主軸（３）の軸線が自動的に調芯される特許請
   求の範囲第４項記載の楕円コンパス。 ６、前記上方軸（５）の下方部には、手動ナット（６）
   のねじ山と噛合うねじ山と前記定規（４）と摺動可能に
   係合する角孔が設けられ、上方軸（５）の下方端部に主
   軸（３）の上方端部とゆるく且つ回転可能に一致される
   孔があり、この孔が側方開口部を具備した溝を有し、該
   溝が前記上方軸（５）を定規（４）上の任意の位置に摺
   動させて図を描く目的のために主軸（３）に直線を形成
   する位置に到達させ、短軸の長さを決定する尺度が付さ
   れている定規（４）上の任意の位置に手動ナット（６）
   を用いて上方軸（５）が固定される特許請求の範囲第５
   項記載の楕円コンパス。 ７、前記ドローイングロッド（２）の断面形状が直角の
   角部を有する不等辺四角形であり、その傾斜面には長軸
   の長さを決定するための尺度が設けられ、直角側の側面
   には尖頭のねじピンを固定するための長溝があり、ペン
   ホルダ（１）上にはドローイングロッド（２）と側面係
   合する直角の角部を有する不等辺四角形の溝があり、そ
   れによって鉄筆を定規の鉛直面上を摺動させ且つ定規上
   に固定させる特許請求の範囲第３項記載のコンパス。 ８、前記ペンジュラム軸（１１）の下方部に、開口部を
   具備する回転可能なガイド溝が設けられ、該溝がガイド
   ロッド（９）を粘着することなしに摺動するようにガイ
   ドロッド（９）の摺動をコントロールする特許請求の範
   囲第１項記載の楕円コンパス。 ９、前記脚（１３）と主フレーム（１０）の底部がねじ
   リンク機構を形成し、脚と主フレームはケースの中に梱
   包することを容易にするために同じ平面を形成するよう
   に回すことができ、一方図面作成中には直角を形成する
   ように回してセットすることができる特許請求の範囲第
   １項記載の楕円コンパス。 １０、主フレームが懸垂状態で支えられるように、図書
   き中に紙上に尖端で立つような２本の鋭い針が脚３の下
   方部にあり、それによって紙表面の不均一性の変化に対
   応することなく懸垂状態で鉄筆が紙の表面を移動するこ
   とが可能である特許請求の範囲第９項記載の楕円コンパ
   ス。