TWI637864B - 人工圓形軌跡工具 - Google Patents

Abstract

一種人工圓形軌跡工具包含：第一調整部；第二調整部；第一臂，其第一端係設置於第一調整部，第一臂包含第一可變機構；第二臂，其第三端係設置於第二調整部，第二臂包含第二可變機構；循跡移動部，連接第一臂及第二臂，使得第二臂保持垂直於第一臂。當從圓形軌跡所處於之平面的法線方向觀察時，第一臂之第一端與循跡移動部之間的距離為a，第二臂之第三端與循跡移動部之間的距離為b，第一臂之第一端與第二臂之第三端之間的距離等於圓形軌跡之直徑D。循跡移動部進行沿圓形軌跡的運動時滿足a ²+b ²=D ²。

Description

人工圓形軌跡工具

本發明係關於一種人工圓形軌跡工具，且尤其關於無須得知圓心位置即可繪出所需圓形或沿所需圓形路徑移動的人工圓形軌跡工具。

習知上，若需要以人工方式繪製圓形、或是使一工具頭沿圓形路徑移動，首先操作者必須決定圓心的位置、以及所需圓形之半徑。接著將例如圓規之工具的固定端(通常為針狀)定位於圓心位置，並使該工具之可動端移動遠離固定端，而使得該工具的固定端與可動端之距離等於所需圓形的半徑。最後使該工具的可動端繞固定端移動，進而繪製出所需圓形、或沿所需圓形路徑執行操作者所期望的其他動作(如切割)。

然而，如此的習知工具及方法具有若干存在已久的缺點。如以上所述，使用習知工具以人工方式繪製圓形、或是使一工具頭沿圓形路徑移動時，必須先定義圓心位置以及圓形半徑，換言之，在未事先得知圓心位置的情況下，必須先經過一些計算或測量才能定義圓心。又舉例來說，習知圓規固定於圓心的一端通常為尖銳針狀，因此在使用時難以避免對欲繪製圓形的紙面或素材面造成損傷，且若需要在同一紙面或素材面上繪製多個圓形，每次繪製均會造成一次損傷，這在保持圖面或成品的完整性方面並不樂見。再者，尖銳針狀之固定腳對於使用者的安全性而言也是隱憂之一。

鑒於上述問題，本發明提供一種人工圓形軌跡工具，其能在無需得知圓心位置的情況下繪出所需圓形軌跡、或使工具頭沿所需圓形軌跡移動。

在本發明之一實施例中，人工圓形軌跡工具包含：第一調整部；第二調整部，可相對該第一調整部變更位置，而改變該第一調整部與該第二調整部之間的距離；第一臂，其具有第一端及第二端，第一端係設置於第一調整部，第一臂能相對第一調整部在與圓形軌跡所處於之平面平行的平面上轉動，第一臂包含用以變更該第一端與該第二端之間的距離之第一可變機構；第二臂，其具有第三端及第四端，第三端係設置於第二調整部，第二臂能相對第二調整部在與圓形軌跡所處於之平面平行的平面上轉動，第二臂包含用以變更第三端與第四端之間的距離之第二可變機構；及循跡移動部，連接第一臂之第二端及第二臂之第四端，使得當從圓形軌跡所處於之平面的法線方向觀察時，第二臂保持垂直於第一臂。當從圓形軌跡所處於之平面的法線方向觀察時，第一臂之第一端與循跡移動部之間的距離為a，第二臂之第三端與循跡移動部之間的距離為b，第一臂之第一端與第二臂之第三端之間的距離等於圓形軌跡之直徑D。循跡移動部進行沿圓形軌跡的運動時滿足a ²+b ²=D ²。

依據本發明之其他實施例，循跡移動部可包含用以固持工具頭的夾持頭。夾持頭可固持用以繪示圓形軌跡的筆，或者可固持用以沿圓形軌跡進行切削的刀具。依據本發明之其他實施例，第一調整部可相對第二調整部變更位置，而改變第一調整部與第二調整部之間的距離。依據本發明之其他實施例，第一調整部及第二調整部各具有一升降機構，用以在平行於圓形軌跡所處於之平面之法線的方向上升高或降低第一調整部及第二調整部。依據本發明之其他實施例，循跡移動部設有長度調整機構，用以在平行於圓形軌跡所處於之平面之法線方向上變更循跡移動部的長度。依據本發明之其他實施例，第一調整部及第二調整部之外表面上分別設有夾持件，用以夾持將受到夾持頭所固持之工具頭加工的物體。

藉由以下實施方式及隨附圖式，本發明的特性及優點將變得顯而易見。實施方式中所陳述的具體範例僅針對說明之目的，而非意圖限制本揭露內容的範疇。

以下將參考隨附圖式對本發明作更詳細的說明。注意，本案隨附圖式僅係用於說明及示意之目的，且未依比例繪製。在圖式中，已省略諸多細節以避免不必要的混淆。

首先參照圖1，其為泰勒斯定理(Thales’ theorem)之示意圖。根據泰勒斯定理，若A、B、C是一圓之圓周上的三點，且點A、C之間的距離等於該圓的直徑，那麼角度θ必然為直角。反之，在一直角三角形中，直角的頂點必然在以斜邊為直徑的圓上，此為泰勒斯定理的逆定理。依此概念，本發明提供一種無須得知圓心位置即能繪出所需圓形、或使工具頭沿所需圓形路徑移動的人工圓形軌跡工具。

參照圖2，其顯示依據本發明之實施例的人工圓形軌跡工具之示意立體圖。人工圓形軌跡工具1包含：第一調整部11、第二調整部12、第一臂13、第二臂14、及循跡移動部15。舉例而言，第一調整部11可為圓柱形，但其亦可為其他形狀。舉例而言，第二調整部12可為圓柱形，但其亦可為其他形狀。第二調整部12可相對第一調整部11變更位置，而改變第一調整部11與第二調整部12之間的距離。第一臂13具有第一端131及第二端132。第一端131係設置於第一調整部11，使得第一臂13能相對第一調整部11在平行於所需圓形軌跡CT所處於之平面P的平面上轉動。此外，第一臂13設有可變機構133，其使第一端131與第二端132之間的距離得以改變。可變機構133可例如為樞軸機構，如圖2所示，但不限於此。第二臂14具有第三端141及第四端142。第三端141係設置於第二調整部12，使得第二臂14能相對第二調整部12在平行於所需圓形軌跡CT所處於之平面P的平面上轉動。此外，第二臂14設有可變機構143，其使第三端141與第四端142之間的距離得以改變。可變機構143可例如為樞軸機構，如圖2所示，但不限於此。循跡移動部15連接該第一臂13之第二端132及第二臂14之第四端142，使得當從所需圓形軌跡CT所處於之平面P的法線方向(圖2中之z軸方向)觀察時，第二臂14保持垂直於第一臂13。

人工圓形軌跡工具1之循跡移動部15可設有用以固持工具頭的夾持頭151。操作者欲繪示所需圓形軌跡CT時，可利用夾持頭151固持例如筆之工具。另一方面，當操作者欲使用本發明之人工圓形軌跡工具1沿圓形軌跡CT進行切割時，便可利用夾持頭151固持例如刀具之工具。應注意，只要可利用夾持頭151固持，操作者均可依其用途需求選擇適當的工具頭。

接著參照圖2及圖3，當使用本發明之人工圓形軌跡工具1繪製所需圓形軌跡CT、或使工具頭沿所需圓形軌跡CT移動時，操作者僅需要先移動第二調整部12，使得第一臂13的第一端131與第二臂14的第三端141之間的距離等於所需圓形軌跡CT的直徑D。接著，操作者以手動方式使循跡移動部15移動。由於本發明之人工圓形軌跡工具1係依據泰勒斯定理及其逆定理所設計，若從所需圓形軌跡CT所處於之平面P的法線方向(圖2中之z軸方向)觀察，第二臂14總是保持垂直於第一臂13，因此當循跡移動部15移動，第一臂13之第一端131與循跡移動部15之間的距離a、以及第二臂14之第三端141與循跡移動部15之間的距離b兩者雖然會隨著循跡移動部15的位置而不斷變動，但總是滿足a ²+b ²=D ²的關係。如此操作下，循跡移動部15所繪示(或移動)的軌跡即為所需的具有直徑D之圓形軌跡CT。

在上述內容中僅敘述，第二調整部12可相對第一調整部11變更位置，以使第一調整部11與第二調整部12之間的距離改變，進而使第一臂13之第一端131與第二臂14之第三端141之間的距離等於所需圓形軌跡CT的直徑。然而，在本發明之人工圓形軌跡工具1中，第一調整部11亦可設置成可相對第二調整部12變更位置，使得操作者在改變第一調整部11與第二調整部12之間的距離時，可僅移動第一調整部11、僅移動第二調整部12、或移動第一調整部11及第二調整部12兩者。

先前已敘述操作者在使用本發明之人工圓形軌跡工具1時，可依其用途需求選擇適當的工具頭。考量到不同工具頭可能具有不同的長度，因此，如圖4所示，第一調整部11及第二調整部12可各設有升降機構111及121，用以在圖4之z軸方向上分別變更第一調整部11及第二調整部12的長度。藉此，操作者可依據不同的工具頭調整第一調整部11及第二調整部12的長度，以使循跡移動部15的長度方向保持平行於圖4之z軸方向。此外，如圖4所示，本發明之循跡移動部15亦可設有用以變更循跡調整部15之長度的長度調整機構152，以使夾持頭151所夾持之工具頭的未受夾持端能夠被定位於所需位置。

本發明之人工圓形軌跡工具1的第一調整部11及第二調整部12的外表面上可分別設置夾持件112及122，如圖4所示。當利用本發明之人工圓形軌跡工具1進行沿所需圓形軌跡CT的繪製或切削操作時，除了如以上所述以夾持頭151固持所需工具頭之外，第一調整部11及第二調整部12的夾持件112及122可用以夾持待受加工(繪圖、切削…等)的工件或物體。舉例來說，夾持件112及122可以單獨零件的形式分別設置在第一調整部11及第二調整部12的外表面上，然而夾持件112及122亦可分別與第一調整部11及第二調整部12的外表面一體成形。當使人工圓形軌跡工具1的循跡移動部15沿圓形軌跡CT移動時，夾持頭151所固持的工具頭便同樣沿圓形軌跡CT，在工件或物體上繪製圓形圖案、或將工件或物體不需要之部分削除。因此，本發明之人工圓形軌跡工具除了可應用於繪製圖案、切削成形之外，亦可應用於去除各種圓柱形或球形物體(例如電線電纜、水果等)之外部覆皮。

雖然本發明已參考較佳實施例及圖式詳加說明，但熟習本項技藝者可瞭解在不離開本發明之精神與範圍的情況下，可進行各種修改、變化以及等效替代設計，然而這些修改、變化以及等效替代設計仍落入本發明之申請專利範圍內。

1‧‧‧人工圓形軌跡工具
11‧‧‧第一調整部
12‧‧‧第二調整部
13‧‧‧第一臂
14‧‧‧第二臂
15‧‧‧循跡移動部
111‧‧‧升降機構
112‧‧‧夾持件
121‧‧‧升降機構
122‧‧‧夾持件
131‧‧‧第一端
132‧‧‧第二端
133‧‧‧可變機構
141‧‧‧第三端
142‧‧‧第四端
143‧‧‧可變機構
151‧‧‧夾持頭
152‧‧‧長度調整機構
A‧‧‧點
a‧‧‧距離
B‧‧‧點
b‧‧‧距離
C‧‧‧點
c‧‧‧距離
CT‧‧‧圓形軌跡
D‧‧‧直徑
P‧‧‧平面
θ‧‧‧角度

圖1說明本揭示內容所應用之泰勒斯定理(Thales’ theorem)；

圖2為依據本發明之實施例的人工圓形軌跡工具之示意立體圖；

圖3為依據本發明之實施例的人工圓形軌跡工具之示意俯視圖；

圖4示意性顯示依據本發明之另一實施例的人工圓形軌跡工具。

Claims (9)

1. 一種人工圓形軌跡工具，用以產生沿一圓形軌跡的運動，該人工圓形軌跡工具包含： 一第一調整部； 一第二調整部，可相對該第一調整部變更位置，而改變該第一調整部與該第二調整部之間的距離； 一第一臂，其具有一第一端及第二端，該第一端係設置於該第一調整部，該第一臂能相對該第一調整部在與該圓形軌跡所處於之平面平行的平面上轉動，該第一臂包含一第一可變機構，用以變更該第一端與該第二端之間的距離； 一第二臂，其具有一第三端及第四端，該第三端係設置於該第二調整部，該第二臂能相對該第二調整部在與該圓形軌跡所處於之平面平行的平面上轉動，該第二臂包含一第二可變機構，用以變更該第三端與該第四端之間的距離；及 一循跡移動部，連接該第一臂之該第二端及該第二臂之該第四端，使得當從該圓形軌跡所處於之平面的法線方向觀察時，該第二臂保持垂直於該第一臂， 其中當從該圓形軌跡所處於之平面的法線方向觀察時，該第一臂之該第一端與該循跡移動部之間的距離為a，該第二臂之該第三端與該循跡移動部之間的距離為b，該第一臂之該第一端與該第二臂之該第三端之間的距離等於該圓形軌跡之直徑D，且該循跡移動部進行沿該圓形軌跡的運動時滿足a ²+b ²=D ²。
2. 如申請專利範圍第1項之人工圓形軌跡工具，其中該循跡移動部包含一夾持頭，用以固定一工具頭。
3. 如申請專利範圍第2項之人工圓形軌跡工具，其中該工具頭為一筆，用以繪製該圓形軌跡。
4. 如申請專利範圍第2項之人工圓形軌跡工具，其中該工具頭為一刀具，用以沿該圓形軌跡進行切削。
5. 如申請專利範圍第1項之人工圓形軌跡工具，其中該第一調整部可相對該第二調整部變更位置，而改變該第一調整部與該第二調整部之間的距離。
6. 如申請專利範圍第1項之人工圓形軌跡工具，其中該第一調整部及該第二調整部各具有一升降機構，用以在與該圓形軌跡所處於之平面之法線平行的方向上升高或降低該第一調整部及該第二調整部。
7. 如申請專利範圍第1項之人工圓形軌跡工具，其中該循跡移動部設有一長度調整機構，用以在與該圓形軌跡所處於之平面之法線平行的方向上變更該循跡移動部的長度。
8. 如申請專利範圍第2項之人工圓形軌跡工具，其中該第一調整部及該第二調整部之外表面上分別設有一夾持件，用以夾持將受到該夾持頭所固持之工具頭加工的一物體。
9. 如申請專利範圍第8項之人工圓形軌跡工具，其中該第一調整部及該第二調整部之外表面上的該夾持件係分別與該第一調整部及該第二調整部一體成形。