一种快速准确多用途绘图仪的制作方法

本发明涉及绘图工具，具体是一种快速准确多用途绘图仪。

背景技术：

随着计算机绘图软件的普及，有人错误地认为计算机辅助绘图能够替代手绘图。而且随着多媒体教学设备的发展，很多课程都采用多媒体教学，极大地提高了一些课程的教学效果，但是这些教学手段在几何、画法几何、机械制图等课程中的应用结果反馈来看，没有教师在教室里的一笔一划地教学演示，因此在人们学习几何、制图、工业设计等课程中，缺少了手绘图的锻炼，对绘制知识概念的理解和掌握程度就不高。所以近年来这些课程的教学越来越重视教师课堂手绘图的教学。学生手绘图作业也是此类课程的必须内容。即使在社会的工程应用中，现场测绘，工程技术交流，创新设计中的手绘草图等过程也离不开手绘图。而手绘图一般需要的工具除了笔就是尺规。现有的常见尺规和一些组合发明的绘图工具，在绘制最常见的平行线段、垂直线段、圆和圆弧绘图，存在准确性不高，效率低等问题。现有绘图工具在使用中的问题具体介绍如下：

现有工具一般为两个三角板、一个圆规等多个工具，也有一些组合型的工具。使用这些工具绘制垂直线、平行线、圆和圆弧存在准确性不高，绘图步骤繁琐，效率低等问题。下面对现有工具存在的不足分别描述如下：

绘制垂直线时的操作步骤是：

常规工具：1、双手将一个三角板一边与一条已有直线平齐；2、一手（一般是左手，下面称左手）按住已经与直线平齐的三角不动，解放出另一只手（一般是右手，下面称右手），拿起另外一只三角板；3、右手将另一只三角板的一条直角边与已有直线平齐，并与前一只三角板靠紧，平移到垂足处；4、左手同时按住两只三角板，并保持两只三角板不能移动也不能转动；5、右手拿起笔，沿着后一直三角板绘制垂线；6如果画的平行线是通线，还要再次拿起三角板与已画垂线平齐，然后延长。注意，绘制过程中，右手不能太用力，防止大力碰触三角板，使其移动或错位。这样绘制垂线过程繁琐，操作要求高，双手稍有不平衡或者颤动，就会造成操作错误或较大偏差。因此使用现有工具绘制垂直线步骤繁琐，效率低，垂直度不能保证。

专利号为CN101269600B的组合绘图仪，将丁字尺、直尺和绘图板组合在一起能够实现，在组合的绘图板上方便绘制出垂线，但是离开了组合由导轨的绘图板就不能实现方便绘制出垂线。比如在自由桌面、黑板面，工地现场等没有组合绘图板的场合就不能实现快速准确绘制出垂线。

绘制平行线时的操作步骤是：1、双手将一个三角板一边与一条已有直线平齐；2、一手（一般是左手，下面称左手）按住已经与直线平齐的三角不动，解放出另一只手（一般是右手，下面称右手），拿起另外一只三角板；3、右手将另一只三角板的一条直角边与已有直线平齐，并与前一只三角板靠紧，平移到垂足处；4、左手同时按住两只三角板，并保持两只三角板不能移动也不能转动；5、右手拿起笔，沿着后一直三角板刻度，找出平行直线距离已有直线的距离，并用黑点标记；6、右手放下笔，左手按住第一个三角板不动；7、右手将另一只三角板的一条边与前一只三角板一条变平齐靠紧；8、右手按住第二个三角板不动，左手平移第一个三角板至前面标记的黑点处，停止并用左手按住不动；9、右手松开第二只三角板，拿起笔，沿着第一个三角板通过标记黑点所在边绘制平行线。这样绘制平行线比垂线过程更繁琐，操作要求更高。因此使用现有工具绘制平行线同样存在步骤繁琐，效率低，平行度不能保证的问题。

绘制等分线段时的操作步骤是：1、用三角板先画出辅助线，并等分；2、用用作平行线的方法，画出多处平行线；3、插曲辅助线和众多平行线；出现的问题和绘制平行线类似。

绘制圆或圆弧时的操作步骤是：1、取出刻度尺，平放在面前；2双手握住圆规的两条腿，圆心所在圆规腿尖端与刻度尺0点对齐，掰开另一条圆规腿与所需直径大小的刻度点对齐；3、一手拿起圆规头部手持端，一手将圆规固定尖端与圆心对齐；4、按住纸张旋转绘制圆弧。需要注意的是绘制过程中因为需要施加一定改垂直向下的压力，防止圆规圆心尖端与纸张或者黑板面圆心点脱离，而压力又不能太大，因为压力方向和圆规的两条腿不正交，容易造成在旋转过程中直径逐渐增大，最终绘制的圆不能封闭，而是一条螺旋线。因此这样绘制圆弧曲线同样存在难度大，效率低，准确度不能严格保证的问题。

综上所述，如何通过改进绘图工具，提高手绘图的准确性和效率，对课堂教学、工程技术交流、创新设计等方面都有提高效率和准确性的作用。

技术实现要素：

为解决现有绘图工具使用时，绘制平行线、垂线、圆和圆弧准确性不高，操作步骤繁琐，效率低等问题，本发明提供了一种快速准确多用途绘图仪，该绘图仪能够按照给定尺寸快速准确地各种线条图形的绘制，减少了绘图中的不同工作转换，提高了绘图效率。

实现本发明目的的技术方案是：

一种快速准确多用途绘图仪，包括固定直尺和量角器，与现有技术不同的是：还设置有与固定直尺、量角器连为一体的平行线四连杆机构、垂线机构和圆弧滑块机构及刻度指针，刻度指针与固定直尺中央连接，并该连接点为中心做360度旋转，圆弧滑块机构设置在垂线机构背面，平行线四连杆机构与垂线机构、圆弧滑块机构底部连接，并与垂线机构、圆弧滑块机构可折叠的连为一体。

所述平行线四连杆机构包括固定直尺和设置在固定直尺上的摆臂、摇杆、刻度指针及滑块按键，摆臂上端分别与固定直尺两边垂直活动连接，下端与摇杆活动连接，形成四连杆机构，刻度指针垂直设置在固定直尺上，并可沿固定直尺1旋转，指针顶端与滑轨按键连接。利用四连杆机构，实现平行四边形的原理，保证直尺的刻度尺一边与平行板上下边始终平行，而带有刻度的指针可以旋转过来确定两平行线之间的垂直距离。

所述刻度指针和平行线结构配合，不用做出辅助线即可快速画出等分线。

所述刻度指针与固定直尺垂直连接，可组合成丁字尺结构。

所述垂线机构包括固定直尺和设置在固定直尺上的量角器及带有指针的刻度尺，刻度尺下端与固定直尺垂直连接，上端与量角器连接，量角器底部与固定直尺连接。

所述带有指针的刻度尺上垂直留有缝隙。

所述圆弧滑块机构包括固定直尺和设置在固定直尺上的圆规针、圆规吸盘、指针、滑轨锁紧按键、活动导槽及铅笔卡槽，圆规针、圆规吸盘通过松紧螺母设置在指针上，指针下端与固定直尺垂直连接，上端设有滑轨锁紧按键和铅笔卡槽，指针上垂直设有活动导槽，通过活动导槽移动滑轨锁紧按键，并锁紧铅笔卡槽，这样绘制圆弧，在刻度盘滑移按键即可得到半径，不用拿刻度尺比对；圆规尖针处和铅笔处以及右手向下的压力，三处受力方向都是垂直作图面，没有交叉影响；铅笔处有按键锁死，不会产生半径方向改变；保证了圆弧的弧度；这样效率和准确性都得到了提高。

所述平行线四连杆机构与垂线机构、圆弧滑块机构通过合页折叠连为一体。

所述合页为可折叠90°的金属或塑料合页和磁贴块组合而成。

所述铅笔卡槽还可以为粉笔卡槽。

本发明的有益效果是：通过将直尺，量角器，三角板，丁字尺、圆规以及新设计的三种机构融合为一个整体，不仅方便携带，而且通过功能组合，还能够按照给定尺寸快速准确绘制平行线、垂直线、圆弧、等分线等；减少了绘图中的不同工具转换，提高了绘图效率。

附图说明

图1为本发明绘图仪的整体结构示意图；

图2为平行线四连杆机构的结构示意图；

图3为垂线机构的结构示意图；

图4为圆弧滑块机构的结构示意图；

图5为图4中A处的放大示意图；

图6为应用实例中运用现有画图工具画平行线的图解示意图；

图7为应用实例中运用本发明多用途绘图仪画平行线的图解示意图。

图中:1.直尺 2.指针 3.合页 4.圆规针 5.圆规吸盘 6.松紧螺母 7.量角器 8.指针槽 9.滑轨按键 10.铅笔或粉笔卡槽 11.摆臂 12.摇杆。

具体实施方式

实施例：

参照图1，本发明一种快速准确多用途绘图仪，由直尺1、量角器7和与直尺1、量角器2连为一体的平行线四连杆机构、垂线机构和圆弧滑块机构，圆弧滑块机构设置在垂线机构背面，在固定直尺1中央设置有一刻度指针2，该指针2以固定直尺1连接点为中心做360度旋转，平行线四连杆机构与垂线机构、圆弧滑块机构底部连接，并与垂线机构、圆弧滑块机构通过合页3可折叠的连为一体。

参照图2，所述平行线四连杆机构包括固定直尺1和设置在固定直尺1上的摆臂11、摇杆12、刻度指针2及滑块按键9，摆臂11上端分别与固定直尺1两边垂直活动连接，下端与摇杆12活动连接，形成四连杆机构，刻度指针2垂直设置在固定直尺1上，并可沿固定直尺1旋转，指针2顶端与滑块按键9连接。利用四连杆机构，实现平行四边形的原理，保证直尺的刻度尺一边与平行板上下边始终平行，而带有刻度的指针可以旋转过来确定两平行线之间的垂直距离。

实现准确快速绘制平行线的操作步骤是：a、左手握住四连杆机构，使固定直尺1边与已有直线平齐，拨动指针2，使其与直尺1垂直；b、右手拨动摆臂11，使摇杆12的外侧边与刻度指针2上所需刻度对齐；c、左手按住四连杆机构，右手拿笔沿着摇杆12的外侧边画线，即为所需平行线。这样就将原来绘制平行线所需要的8步，变为现在的3步。而且因为四连杆机构是平行四边形，只要该机构的精度得到保证，对应的平行线的平行度就能得到保证。这样效率和准确性都得到了提高。

所述刻度指针和平行线结构配合，不用做出辅助线即可快速画出等分线。实现准确快速绘制等分线段的操作步骤是：a、左手握住四连杆机构，使固定直尺1边与需要等分直线平齐，拨动指针2，使其与直尺1垂直（倾斜也可以）；b、右手拨动摆臂11，使其刻度指针2上所需刻度（如1cm刻度线）对齐；c、左手按住四连杆机构，右手拿笔沿着摇杆12的一侧边画线，即为所等分直线第一条平行线；拨动摇杆12至下一刻度（如2cm刻度线），再在摇杆12同一侧绘制第二条平行线；拨动摇杆12至下一刻度（如3cm刻度线），再在摇杆12同一侧绘制第三条平行线，依次类推即可等分已有直线段。

所述刻度指针2与固定直尺1垂直连接，可组合成丁字尺结构。

参照图3，所述垂线机构包括固定直尺1和设置在固定直尺1上的量角器7及刻度指针2，刻度指针2上垂直留有缝隙，刻度指针2下端与固定直尺1垂直连接，上端与量角器7连接，量角器7底部与固定直尺1连接。

实现准确快速绘制垂直线和其它各角度线的操作步骤是：a、右手拨动指针2，使指针2的内测缝隙上端显示出角度0°；b、左手持垂线机构，使缝隙中显示出已有直线，并与一侧边平齐，并将垂直线和量角器7圆心对准（从指针2内测缝隙下端能看出）； c、左手按住整体机构，右手拿笔沿着直尺1的底边画线，即为所需垂直线。这样就将原来绘制平行线所需要的5步，变为现在的3步。而且因为指针一直指向需要的角度，只要该机构的精度得到保证，对应的平行线的平行度就能得到保证。这样效率和准确性都得到了提高。

参照图4-5，所述圆弧滑块机构包括固定直尺1和设置在固定直尺1上的圆规针4、圆规吸盘5、指针2、滑轨锁紧按键9、活动导槽8及铅笔或粉笔卡槽10，圆规针4、圆规吸盘5通过松紧螺母6设置在指针2末端，指针2下端与固定直尺1垂直连接，上端设有滑轨锁紧按键9和铅笔或粉笔卡槽10，指针2上垂直设有活动导槽8，通过活动导槽8移动滑轨锁紧按键9，并锁紧铅笔或粉和卡槽10，这样绘制圆弧，在刻度盘滑移按键即可得到半径，不用拿刻度尺比对；圆规尖针处和铅笔处以及右手向下的压力，三处受力方向都是垂直作图面，没有交叉影响；铅笔处有按键锁死，不会产生半径方向改变；保证了圆弧的弧度；这样效率和准确性都得到了提高。

实现准确快速绘制圆弧或圆的操作步骤是：a、准备工作：选择圆弧吸盘5或圆弧针4，并调节松紧螺母6；在卡槽10处调整铅笔或粉笔，并沿着活动导槽8移动有一定配重的滑轨按键9至半径刻度处。b、左手握住平行线机构和下方的直尺1，右手握住量角器7上端，向后旋转，使得合页3向后旋转90°（设计只能旋转90°）。C、左手将圆弧针4或圆弧吸盘5对准圆弧圆心，松左手，右手握住量角器7上端旋转，既得所需圆弧。

应用实例

如图6所示：a-b.双手将一个三角板一边与一条已有直线平齐,一手（一般是左手，下面称左手）按住已经与直线平齐的三角不动；c、解放出另一只手（一般是右手，下面称右手），拿起另外一只三角板,右手将另一只三角板的一条直角边与已有直线平齐，并与前一只三角板靠紧，平移到垂足处；c-d、左手同时按住两只三角板，并保持两只三角板不能移动也不能转动；d、右手拿起笔，沿着后一直三角板刻度，找出平行直线距离已有直线的距离，并用黑点标记,右手放下笔，左手按住第一个三角板不动,右手将另一只三角板的一条边与前一只三角板一条边平齐靠紧;d-f、右手按住第二个三角板不动，左手平移第一个三角板至前面标记的黑点处，停止并用左手按住不动；f、右手松开第二只三角板，拿起笔，沿着第一个三角板通过标记黑点所在边绘制平行线。

如图7所示，a.左手握住四连杆机构，使固定边与已有直线平齐，拨动指针，使其与直尺垂直；右手拨动摆臂，使摇杆的外侧边与刻度指针上所需刻度对齐；

b.左手按住四连杆 机构，右手拿笔沿着摇杆的外侧边画线，即为所需平行线。

与现有技术相比，本申请：

1.新设计的四连杆绘图机构，能够实现按照给定距离尺寸，快速、准确地画出平行线和等分线段；

2.新设计出的圆弧绘制结构，能够实现按照给定半径尺寸快速准确画出圆和圆弧，结构上的锁死装置能够防绘制圆弧过程中直径的变动；

3.优化设计出的改进丁字尺结构，能够实现穿越已有直线的垂线，一步画出；

4.融合了四连杆机构、滑槽滑块机构、直尺、量角器等机构和工具，以不同的机构和方式，更准确和高效地实现了圆规、三角板、量角器、丁字尺、及CN10126900、CN103818161等组合工具的功能，方便了携带。