專利名稱：任意等分任意角的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于對平面內(nèi)的任意角度或圓弧進行等分定位或繪制平面等分角的裝置或儀器。
對平面內(nèi)的任意角進行任意等分，或者在圖形設(shè)計繪制中對平面內(nèi)的任意角進行等分是實際工作中經(jīng)常遇到的作業(yè)。幾何學(xué)中對于已知的特定角進行2n(n＝1，2， )等分有成熟且簡單的方法，但對于任意角進行任意等分至今尚無比較簡單的辦法?，F(xiàn)有技術(shù)中在機械加工中可采用特殊的分度裝置進行較為精確的角等分作業(yè)，但這種裝置不適用于制圖作業(yè)。
中國實用新型專利94247113，98221655及00213995公開了幾種帶有鉸鏈、直尺等結(jié)構(gòu)的角三等分儀，但這些裝置只能將已知角等分為三等分。此外這類裝置對所適用的角均有不同程度的限制，致使其使用受到比較大影響。
中國發(fā)明專利申請94105480公開一種任意等分角的方法和一種任意角任意等分儀。該專利方法是利用漸開線上任意一點到其基圓的切線長等于其對應(yīng)的基圓圓弧長的性質(zhì)，用一組平行線將漸開線到其基圓的切線長等分，再利用切線上等分點將角或圓弧等分。根據(jù)這一基本思想，該專利發(fā)明人公開了一種由漸開線板、T形線尺、等分刻度線板等構(gòu)成的任意角任意等分儀。該專利的等分儀外形較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不易操作，也不易攜帶，整個裝置的各結(jié)構(gòu)在生產(chǎn)中難免有誤差，另一方面將圓弧段轉(zhuǎn)化為直線在實際操作上難于精確掌握。
本實用新型的目的是提供一種可以對任意角進行任意等分，結(jié)構(gòu)相對簡單，精度高的裝置。
本實用新型的結(jié)構(gòu)是用鉸鏈和用鉸鏈相連數(shù)個直尺形的等分角尺，所采用等分角尺的總數(shù)量為N+1，其中的N為所等分角的份數(shù)，在每個分角尺的尺身上設(shè)有沿其縱向的導(dǎo)槽，在各分角尺上與連接各等分角尺的鉸鏈間等長處用第二鉸鏈固定有連桿的一端，連桿的另一端用第三鉸鏈固定有導(dǎo)輪，所述的導(dǎo)輪設(shè)置于相鄰的另一分角尺上的導(dǎo)槽內(nèi)且導(dǎo)輪在導(dǎo)槽內(nèi)可沿導(dǎo)槽向作相對運動，各連桿上的兩鉸鏈連接點間長度相等。
通過以上對本實用新型結(jié)構(gòu)的描述可知，本實用新型是用鉸鏈將直尺狀的分角尺固定在一起，形成扇子狀，再在各分角尺上用第二鉸鏈固定連桿，而連桿的另一端又通過第三鉸鏈固定于導(dǎo)輪上，導(dǎo)輪則置于相鄰的分角尺上所設(shè)的導(dǎo)槽內(nèi)，使由第一鉸鏈固定的任一個(不包括裝置上第一根分角尺和最后一根分角尺)分角尺，以及其上的導(dǎo)槽內(nèi)活動固定的導(dǎo)輪上的兩根連桿，與其相鄰的另兩根分角尺間形成兩個三角形，而且由于確定的幾何尺寸關(guān)系，也就是各連桿、各分角尺等長度相等，使這兩個三角形為全等三角形，且當(dāng)這兩個相鄰分角尺分開或縮小時，會使導(dǎo)槽內(nèi)的導(dǎo)輪產(chǎn)生相應(yīng)的位移，并始終保證前述兩三角形的全等關(guān)系，如此使所述的這一根分角尺始終處于相鄰兩根分角尺間的角平分線上。并通過這一結(jié)構(gòu)實現(xiàn)對任意角進行任意等分的作業(yè)。
本實用新型的實施例中各鉸鏈結(jié)構(gòu)還可以是可拆卸鉸鏈，這樣可以根據(jù)不同的等分角情況對本實用新型的裝置進行組裝。
本實用新型的實施例中位于各分角尺導(dǎo)槽內(nèi)導(dǎo)輪上的鉸鏈可固定兩根連桿，這可以簡化裝置的結(jié)構(gòu)。
本實用新型的實施例中各分角尺上與左相鄰的分角尺相連的連桿位于尺面的一側(cè)，而與右相鄰的分角尺相連的連桿則位于尺面的另一側(cè)，以確保在裝置合攏時各連桿間可以相互不干擾地合攏。更為特殊的情況下，各分角尺上設(shè)置的第二鉸鏈和與該分角尺相鄰的分角尺上的導(dǎo)輪的第三鉸鏈可以設(shè)計成有相應(yīng)的厚度，以使分角尺合攏時不致產(chǎn)生各連桿間或各連桿與分角尺間的相互阻擋。
本實用新型中，在各分角尺的外伸端設(shè)有用于劃線的V型的缺口，其缺口頂尖與分角尺身所設(shè)的導(dǎo)槽縱軸及鉸鏈孔中心均處于同一條直線上。
本實用新型具有如下優(yōu)點1、結(jié)構(gòu)相對簡單，整個裝置僅為鉸鏈和桿狀構(gòu)件構(gòu)成；2、裝置的使用方法極為方便簡單。本實用新型在使用時按所分角的份數(shù)確定裝置的分角尺數(shù)量，再將裝置的第一和最后一根分角尺與所分角的兩邊對齊，這時各分角尺即指示出各相應(yīng)等分角的位置；3、當(dāng)本實用新型采用可拆卸鉸鏈結(jié)構(gòu)時，本實用新型更便于攜帶和使用；4、通過以上原理的介紹可知本實用新型可以適用于任意角的任意等分，由于它等分任意角的作法完全是直接的幾何原理，無理論誤差產(chǎn)生，因此可以有極高的工作精度。特別是當(dāng)整個裝置的幾何尺寸及相互配合滿足有關(guān)要求時，整個裝置使用時可以不存在誤差。


圖1為本實用新型的一個實施例的示意圖。圖2為圖1的仰視圖。圖3至圖5為本實用新型的分角尺身上的導(dǎo)槽及設(shè)于其中的導(dǎo)輪的幾種不同結(jié)構(gòu)的剖面放大示意圖。圖6是本實用新型進行等分角的幾何原理示意圖。
本實用新型結(jié)合附圖作詳細(xì)解說。
圖1為本實用新型進行角三等分的一個實施例，圖中的各分角尺2(即圖示的2-1、2-2、2-3和2-4)用第一鉸鏈1相互固定。在各分角尺2上各設(shè)有沿尺身縱向的導(dǎo)槽3，另外在各分角尺身上還用第二鉸鏈4固定有連桿5(即圖示的5-1、5-2、5-3和5-4)的一端。連桿5的另一端用第三鉸鏈6固定于導(dǎo)輪上(圖1中未表示出導(dǎo)輪7，導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)詳見圖3-圖5中的7a和7b)。導(dǎo)輪設(shè)于相鄰的另一分角尺2上所設(shè)的導(dǎo)槽3中。在各分角尺2的頂端開有呈V型的缺口8。本實用新型中要求各連桿上第一、第二鉸鏈間長度應(yīng)當(dāng)相等，而所述的V型缺口頂尖與分角尺身所設(shè)的導(dǎo)槽縱軸及鉸鏈孔中心應(yīng)當(dāng)均處于同一條直線上。
在本實用新型中所有的鉸鏈均可以是可拆卸的鉸鏈，這樣可以在使用中根據(jù)所分角份數(shù)的具體情況增加或減少分角尺和連桿的數(shù)量。一般而言，在進行等分角的作業(yè)中所使用的分角尺數(shù)量應(yīng)等于所分角份數(shù)N加一(即分角尺數(shù)量等于N+1)。當(dāng)然本實用新型也可以是采用固定的鉸鏈和固定的分角尺數(shù)量，但這樣對于使用不大便利，因為這樣的裝置只能用于等分確定份數(shù)的角。
本實用新型的具體結(jié)構(gòu)中，各分角尺上與相鄰的分角尺相連的連桿最好是位于該尺面的一側(cè)，而與另一相鄰的分角尺相連的連桿則位于該尺面的另一側(cè)，使各分角尺及其上的連桿均處于不同的平面上，這樣在裝置合攏時各連桿間可以相互不干擾地合攏。另一方面在第一鉸鏈的裝配時可以在各分角尺間加設(shè)墊片，以進一步防止各分角尺在合攏時各連桿間互相產(chǎn)生影響。關(guān)于這一點可參見圖2。
本實用新型的導(dǎo)輪可以是另設(shè)的于第三鉸鏈6a或6c上的導(dǎo)輪7a或7b，但也可以直接使用第三鉸鏈的鉸鏈軸6b。后一種情況下導(dǎo)輪7b可以是如圖3或圖5所示的十字結(jié)構(gòu)，也可以是如圖4所示的工字型的導(dǎo)輪7a；導(dǎo)輪還可以是呈圓柱狀(這種結(jié)構(gòu)在圖中未表示)。而分角尺身2a上的導(dǎo)槽3可以是兩個相對的n型的，見圖3或圖4；或者，尺身不采用矩形截面，而采用圓管狀截面的尺身2b，在尺身上直接開槽，將導(dǎo)輪直接置于其內(nèi)，如圖5示。
通過附圖及以上的陳述可知，在本實用新型的結(jié)構(gòu)中，任一個分角尺身上，如圖1中的2-2尺，由位于第一鉸鏈1與其上設(shè)置于導(dǎo)槽內(nèi)的第三鉸鏈6-1間的尺身和其上第三鉸鏈所固定的連桿5-1、5-2，固定于相鄰的兩分角尺2-1和2-3上的第二鉸鏈4-1、4-3，以及相鄰兩分角尺位于鉸鏈1和相鄰兩分角尺上的第一鉸鏈和第二鉸鏈間的部分尺身構(gòu)成兩個三角形，也就是Δ1(4-1)(6-1)和Δ1(4-3)(6-1)，而且根據(jù)本實用新型的連桿幾何要求可知，Δ1(4-1)(6-1)和Δ1(4-3)(6-1)為兩個全等三角形，而且當(dāng)本實用新型的第一分角尺2-1與最后一根分角尺2-4打開至任一位置時，均能保持Δ1(4-1)(6-1)和Δ1(4-3)(6-1)全等，也就是說尺身2-2的縱軸線即為其相鄰兩分角尺縱軸線的角平分線。同理，尺身2-3的縱軸線為其相鄰兩分角尺縱軸線的角平分線。這樣在圖一給出的實施例中，當(dāng)一個“角”給定時，只要將尺身2-1與2-4打開至與該“角”兩邊線相吻合，就可以通過其中的各分角尺將該“角”等分為三等份，通過在尺身上所設(shè)的V形缺口描出點，再將所描點與給定“角”的頂點連線即可完成角的等分作業(yè)。同時可見如需等分的份數(shù)為七份時，只需將裝置中的分角尺數(shù)量增加為八根，再重復(fù)以上作業(yè)，就可以實現(xiàn)七等分的工作。
本實用新型進行等分角作業(yè)可參見圖6。這是一個進行角五等分的示意圖。
從原理上講，只要滿足分角尺數(shù)量為N+1，就可實現(xiàn)對任意角進行任意N等分的作業(yè)。但在實際的作業(yè)中對N為不等于質(zhì)數(shù)的情況，可以用較少的分角尺數(shù)量，先將已知角分為P分，再將每P分之一角分為M等分，使PM的乘積等于N即可。這種方法可以克服所分角過大時因需使用過多的等分角尺而引起的不便。
如果所分的角份數(shù)為一個較大的質(zhì)數(shù)N時(如N等于29時)，使用本實用新型時還可以采用如下所述的簡化方法首先采用(N)個分角尺組成本實用新型的一個裝置，并用此裝置將已知角分成(N-1)份，然后再用(N+2)個分角尺組成本實用新型的另一個裝置，用這一裝置將已知角分為(N+1)份，再用三個分角尺的裝置逐個將每一個(N-1)分與(N+1)分間所夾的角平分為二等份，顯然在這一做法中所求得的是已知角的(N-1)份與(N+1)份的算術(shù)平均值N*。用N*來近似代替N等分，以實現(xiàn)將角等分為N的作業(yè)，這種情況下分角產(chǎn)生的相對誤差僅為N平方分之一。
通過歐氏幾何學(xué)可知，任意三點可以確定一個圓。根據(jù)這一原理，還可以采用本實用新型對已知圓弧進行任意等分。在對任意圓弧進行任意等分作業(yè)時，只需要首先在裝置中取任意三個分角尺，再在這三個分角尺上分別確定出與第一鉸鏈等長的三點，再將這三個點置于所分圓弧上，再按前述等分角的作法，即可完成等分任意圓弧的作業(yè)。
本實用新型使用中其始邊(即第一分角尺)相對其終邊(即最后一分角尺)可以轉(zhuǎn)動近3π。因此，本實用新型可以直接等分小于3π的角或圓弧。在等分大于3π的角或圓弧，由于不論該角有多大，總有下式成立φ＝2kπ±a (0≤a≤π，k為整數(shù))因此，對于任何大于3π的角或圓弧，可以化為求解2π±a的角或圓弧的等分作業(yè)。
本實用新型中的連桿可以制成為其上兩鉸接點間距離可調(diào)的結(jié)構(gòu)，如連桿為兩部分組成，其中設(shè)一段上固定有螺紋，而另一段固定有可轉(zhuǎn)動的螺母，兩者配合后通過轉(zhuǎn)動螺母調(diào)節(jié)連桿上兩鉸接點間的距離，這樣可以在使用時進行連桿長度的校正，以克服制造中的誤差。
權(quán)利要求1.任意等分任意角的裝置，包括鉸鏈和用鉸鏈相連的等分角尺，其特征在于等分角尺的數(shù)量為N+1，其中的N為所等分角的份數(shù)，各分角尺身上設(shè)有沿其縱向的導(dǎo)槽，在各分角尺上與第一鉸鏈間等長處有用第二鉸鏈固定的連桿的一端，所述連桿的另一端用第三鉸鏈固定于導(dǎo)輪上，所述的導(dǎo)輪設(shè)置于相鄰的另一分角尺身上的導(dǎo)槽內(nèi)，各連桿上第一、第二鉸鏈間長度相等。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的任意等分任意角的裝置，其特征在于裝置中所用的各鉸鏈均為可拆卸鉸鏈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的任意等分任意角的裝置，其特征在于導(dǎo)輪上第三鉸鏈可固定兩根連桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的任意等分任意角的裝置，其特征在于各分角尺上與相鄰的分角尺相連的連桿位于該尺面的一側(cè)，而與另一相鄰的分角尺相連的連桿則位于該尺面的另一側(cè)，在裝置合攏時各連桿間可以相互不干擾地合攏。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的任意等分任意角的裝置，其特征是在各分角尺的外伸端設(shè)有V型的缺口，其缺口頂尖與分角尺身所設(shè)的導(dǎo)槽縱軸及鉸鏈孔中心均處于同一條直線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的任意等分任意角的裝置，其特征是連桿上的第一與第二鉸鏈間設(shè)有兩鉸鏈間長度可調(diào)節(jié)的裝置。
專利摘要本實用新型公開一種用于對平面內(nèi)的任意角度或圓弧進行等分定位或繪制平面等分角的裝置或儀器。本實用新型是用鉸鏈和用鉸鏈相連N+1個等分角尺,其中的N為所等分角的份數(shù),在每個分角尺的尺身上設(shè)有沿其縱向的導(dǎo)槽,在各分角尺上與連接各等分角尺的鉸鏈間等長處用第二鉸鏈固定有連桿的一端,連桿的另一端用第三鉸鏈固定有導(dǎo)輪,從而形成由一分角尺與兩相鄰的分角尺及連桿間構(gòu)成的全等三角形。
文檔編號B43L13/00GK2491245SQ0122607
公開日2002年5月15日 申請日期2001年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年6月5日
發(fā)明者李志深 申請人:李志深