一种多功能绘图工具

1.本发明涉及多功能绘图工具技术领域，具体为一种多功能绘图 工具。


背景技术：

2.数学是人类对事物的抽象结构与模式进行严格描述的一种通用 手段，可以应用于现实世界的任何问题，所有的数学对象本质上都 是人为定义的。从这个意义上，数学属于形式科学，而不是自然科 学。不同的数学家和哲学家对数学的确切范围和定义有一系列的看 法。在人类历史发展和社会生活中，数学发挥着不可替代的作用， 同时也是学习和研究现代科学技术必不可少的基本工具。
3.在数学的教学过程中，为了方便讲解，需要将书本上的图案按 比例放大到黑板上，现有的绘图工具种类繁多，但是每种绘图工具 只能绘制直线或者单一曲线，教学内容正常呈现阶段性，很多数学 老师一般情况下只携带一种教具，在教学过程中偶尔需要绘制复杂 图形时借助辅助线(圆)完成绘制，从而导致绘图时间长，占用过 多的教学时间，增加后续教学压力。
4.基于此，本发明设计了一种多功能绘图工具，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种多功能绘图工具，以解决上述背景 技术中提出的在数学的教学过程中，为了方便讲解，需要将书本上 的图案按比例放大到黑板上，现有的绘图工具种类繁多，但是每种 绘图工具只能绘制直线或者单一曲线，教学内容正常呈现阶段性， 很多数学老师一般情况下只携带一种教具，在教学过程中偶尔需要 绘制复杂图形时借助辅助线(圆)完成绘制，从而导致绘图时间长， 占用过多的教学时间，增加后续教学压力的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：包括尺板架，所 述尺板架为“t”型结构，所述尺板架表面活动设置有活动尺，所述 活动尺前后均滑动连接有一组自锁机构，其中所述活动尺背部的每 个所述自锁机构均转动连接有导向滑座，所述导向滑座分别滑动连 接在尺板架竖直端水平端，所述活动尺前侧的自锁机构端部固定连 接有用于调整粉笔与黑板倾斜程度的角度调节机构，所述角度调节 机构安装有用于供给粉笔的给料机构，所述尺板架两端均安装有吸 盘；所述尺板架包括横向设置的主尺板和与主尺板滑动连接的副尺 板，所述主尺板顶部中间位置固定连接有连接板，所述连接板侧壁 顶部固定连接有与副尺板滑动连接的导向轮。
7.作为本发明的进一步方案，所述角度调节机构包括与自锁机构 固定连接的连接架，所述连接架为“匚”型结构且底部螺纹连接有固 定轴，所述固定轴外套设有与给料机构固定连接的圆柱套，所述固 定轴顶部穿过连接架顶部且转动连接有用于下压连接架顶部，使得 连接架顶部与底部将圆柱套夹持的旋转扳手。
8.作为本发明的进一步方案，所述给料机构包括固定连接在圆柱 套侧壁的粉笔套，
的抛物线和椭圆的绘制，能够适应多种椭圆的绘制，进一步提高了 本发明的绘图功能，满足数学老师讲解关于更多类型的椭圆和抛物 线相关知识，方便学生更好地理解。
附图说明
17.图1为本发明总体展开结构示意图；图2为本发明总体折叠结构示意图；图3为本发明图1中a处放大结构示意图；图4为本发明图1中b处放大结构示意图；图5为本发明图1中c处放大结构示意图；图6为本发明自锁结构剖面结构示意图。
[0018][0019][0020][0021][0022][0023]
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[0024]
1、尺板架；11、主尺板；12、副尺板；13、连接板；14、导向 轮；2、活动尺；31、外壳；32、限位块；33、夹持轴；34、固定扳 手；35、凸块；36、夹持弹簧；4、导向滑座；51、连接架；52、固 定轴；53、圆柱套；54、旋转扳手；61、粉笔套；62、弹簧套；63、 锥形橡胶套；64、笔头；65、复位弹簧；7、吸盘；71、连接套；72、 滑板；73、拉杆；74、紧固弹簧；8、连接杆；9、指针；10、加长 手柄。
具体实施方式
[0025]
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：包括尺板架1，尺板 架1为“t”型结构，尺板架1表面活动设置有活动尺2，活动尺2 前后均滑动连接有一组自锁机构，其中活动尺2背部的每个自锁机 构均转动连接有导向滑座4，导向滑座4分别滑动连接在尺板架1 竖直端水平端，活动尺2前侧的自锁机构端部固定连接有用于调整 粉笔与黑板倾斜程度的角度调节机构，角度调节机构安装有用于供 给粉笔的给料机构，尺板架1两端均安装有吸盘7；尺板架1包括横 向设置的主尺板11和与主尺板11滑动连接的副尺板12，主尺板11 顶部中间位置固定连接有连接板13，连接板13侧壁顶部固定连接有 与副尺板12滑动连接的导向轮14；
[0026]
本发明中，如图1所示，吸盘7位于尺板架1左右两侧，吸盘7 开口侧为绘图工具的前方，吸盘7封口侧为绘图工具的后方，副尺 板12位于主尺板11的上方；
[0027]
使用前，将粉笔插入给料机构内，通过角度调节机构将给料机 构与活动尺2前端的自锁机构固定，然后通过活动尺2前侧的自锁 机构将给料机构固定在活动尺2上，活动尺2背部的自锁机构固定 在活动尺2上，活动尺2通过自锁机构与尺板架1上滑动连接的导 向滑座4转动连接，使得导向滑座4对活动尺2起到导向作用，最 后通过尺板架1两侧的吸盘7将尺板架1吸附在黑板上，相比传统 的绘图工具需要老师手扶工具，工具容易出现摆动，导致绘制图案 与实际存在偏差，吸盘7将绘图工具吸附在黑板上，能够有效地避 免绘图过程
中绘图工具出现晃动，导致绘制的图案存在偏差；
[0028]
当教师需要绘制直线图案过程中，
[0029]
解除活动尺2背部与横向滑动的导向滑座4转动连接的自锁机 构锁定状态，再将竖向滑动的导向滑座4与给料机构滑动至活动尺2 同一位置并且通过活动尺2前后的自锁机构锁定，此时移动活动尺2， 活动尺2背部受到竖向滑动的导向滑座4限位(横向滑动的导向滑 座4与活动尺2背部的自锁机构处于解除锁定状态，因此横向滑动 的导向滑座4对活动尺2无导向作用)，此时移动活动尺2，活动尺 2受到竖向导向滑座4的导向作用，活动尺2沿着副尺板12上下移 动，活动尺2前端的给料机构也随之上下移动，给料机构与竖向滑 动的导向滑座4处于同一位置，因此给料机构与竖向滑动的导向滑 座4运动轨迹相同，给料机构中粉笔在黑板上绘制的图案则是与副 尺板12重合地竖向直线(副尺板12底部不与导向轮14接触的情况 下)；
[0030]
解除活动尺2背部与竖向滑动的导向滑座4转动连接的自锁机 构锁定状态，再将横向滑动的导向滑座4与给料机构滑动至活动尺2 同一位置并且通过活动尺2前后的自锁机构锁定，此时移动活动尺2， 活动尺2背部受到横向滑动的导向滑座4限位(竖向滑动的导向滑 座4与活动尺2背部的自锁机构处于解除锁定状态，因此竖向滑动 的导向滑座4对活动尺2无导向作用)，此时移动活动尺2，活动尺 2受到横向导向滑座4的导向作用，活动尺2沿着主尺板11水平移 动，活动尺2前端的给料机构也随之水平移动，给料机构与横向滑 动的导向滑座4处于同一位置，因此给料机构与横向滑动的导向滑 座4运动轨迹相同，给料机构中的粉笔在黑板上绘制的图案则是与 主尺板11重合的横向直线；
[0031]
在绘图其他类型的直线时，解除活动尺2前端的自锁机构，使 得给料机构能够沿着活动尺2自由移动，然后将转动活动尺2至合 适角度，一只手握住活动尺2和副尺板12，使得活动尺2与副尺板 12保持不动，另一只手移动给料机构给料机构通过活动尺2前端的 自锁机构沿着活动尺2滑动，从而绘制出与倾斜的直线，另外活动 尺2与主尺板11之间的角度不同绘制出倾斜的直线与水平(竖直) 直线的角度也不相同，与上述两种直线组合，则能够组成不同形状 的几何图案，如三种直线相互交叉，三种线轮廓线内则是直角三角 形，单个绘图工具即可能够满足常规绘图工具的绘制，提高了绘图 工具的适用范围。
[0032]
数学老师讲解抛物线与椭圆相关知识时，需要绘制出抛物线和 椭圆；
[0033]
绘图前，同样将粉笔插入给料机构内，通过角度调节机构将给 料机构与活动尺2前端的自锁机构固定，然后将活动尺2背部的自 锁机构均与活动尺2均锁定，通过尺板架1两侧的吸盘7将尺板架1 吸附在黑板上；
[0034]
绘制抛物线时，旋转活动尺2，在活动尺2的作用下，沿着尺板 架1横向滑动的导向滑座4带动活动尺2沿着尺板架1横向移动且 活动尺2围绕横向滑动的导向滑座4转接点转动；沿着尺板架1竖 向滑动的导向滑座4带动活动尺2沿着尺板架1竖向移动且活动尺2 围绕竖向滑动的导向滑座4转接点转动(活动尺2与导向滑座4的 转动方向相同)，横向滑动的导向滑座4从尺板架1底部一端移动 至另一端，给料机构端部的粉笔即可绘制出抛物线；
[0035]
需要绘制椭圆时，在绘制抛物线的基础上继续转动活动尺2，直 到活动尺2旋转一周，在绘制过程中，副尺板12能够沿着主尺板11 中间位置上下滑动，从而确保竖向滑动的导向滑座4能够有足够的 移动空间；
[0036]
在绘制抛物线和椭圆时，改变给料机构上的粉笔距离两个导向 滑座4之间的距
离，即可绘制出不同类型的椭圆(给料机构距离较 远的导向滑座4的距离为椭圆的长轴，给料机构距离较近的导向滑 座4的距离为椭圆的短轴，当椭圆长轴与短轴距离相同时，绘制的 图案即是圆形)；
[0037]
当横向滑动的导向滑座4移动至尺板架1中间时，此时给料机 构上的粉笔处于抛物线最顶端(最低端)，抛物线的水平高度即给 料机构上的粉笔至横向滑动的导向滑座4的距离；当竖向滑动的导 向滑座4移动至尺板架1中间时，此时给料机构上粉笔处于抛物线 的最左侧(最右侧)，抛物线两端的宽度即是给料机构上粉笔至竖 向滑动的导向滑座4距离的两倍，(椭圆长轴与短轴的长度则是粉 笔至不同导向滑座4距离的两倍)；综上所述，改变给料机构上的 粉笔距离两个导向滑座4之间的距离，即可绘制出不同类型的且标 准抛物线和椭圆，能够适应多种抛物线和椭圆的绘制；
[0038]
使用完成后，向上提副尺板12，直到副尺板12底部与主尺板 11脱离，然后转动副尺板12(沿着导向轮14轴线方向转动)，使 得副尺板12与主尺板11贴合，使得工具更加方便携带，而导向轮 14与主尺板11共同对副尺板12进行限位，避免副尺板12移动时， 出现晃动导致竖向移动的导向滑座4发生位置偏移，提高了绘图的 准确性，方便学生更好地理解与计算，另外，副尺板12与主尺板11 滑动设置，在竖向滑动的导向滑座4滑动时，副尺板12上下移动， 能够为竖向滑动的导向滑座4提供更长的导向轨道(副尺板12与主 尺板11接触的情况下)，从而能够实现绘制更大的图案；
[0039]
本发明中，通过导向滑座4背部的自锁机构与活动尺2锁定或 者解除锁定，能够满足绘制竖直、水平和倾斜的直线，将副尺板12 向上拉并且脱离主尺板11后接触导向轮14，副尺板12能够旋转， 副尺板12转动至与主尺板11贴合，从而减小了绘图工具的占用空 间，方便老师携带，满足普通绘图工具的绘图功能且能够简单收纳； 将副尺板12底部与主尺板11下拉至接触副尺板12，副尺板12在主 尺板11的限位作用下能够保持竖直状态，活动尺2背部的自锁机构 均与活动尺2均锁定，旋转活动尺2，在活动尺2的作用下，沿着尺 板架1横向滑动的导向滑座4受到活动尺2的力，沿着尺板架1横 向移动且围绕横向滑动的导向滑座4与自锁机构转接点转动，沿着 尺板架1竖向滑动的导向滑座4受到活动尺2的力，沿着尺板架1 竖向移动且围绕竖向滑动的导向滑座4与自锁机构转接点转动(活 动尺2与导向滑座4的转动方向相同)；横向滑动的导向滑座4从 尺板架1底部一端移动至另一端，给料机构端部的粉笔转动半圈绘 制的图案为抛物线，给料机构端部的粉笔转动一圈绘制的图案为椭 圆，满足多种图案的绘制，增加了此绘图工具的功能，能够实现多 种图案的绘制，满足教学的日常需求，无需携带不同种类的绘图工 具，增加数学老师的负担，相比传统绘图方式绘制需要画多个辅助 圆和辅助线才能绘制，此绘图工具不需要在绘制大量的辅助线(圆)， 降低了绘图的时间，解决了现有数学老师用绘图工具在教学过程中 绘制复杂图形时借助辅助线(圆)完成绘制，从而导致绘图时间长， 占用过多的教学时间，增加后续教学压力的问题；
[0040]
另外，绘图过程中，当横向滑动的导向滑座4移动至尺板架1 中间时，此时给料机构上的粉笔处于抛物线最顶端(最低端)，抛 物线的水平高度即给料机构上粉笔至横向滑动的导向滑座4的距离； 当竖向滑动的导向滑座4移动至尺板架1中间时，此时给料机构上 粉笔处于抛物线的最左侧(最右侧)，抛物线两端的宽度即是给料 机构上粉笔至竖向滑动的导向滑座4距离的两倍(椭圆长轴与短轴 的长度则是粉笔至不同导向滑座4距离的两
倍)；综上所述，通过 改变给料机构上的粉笔距离两个导向滑座4之间的距离，即可绘制 出不同类型的抛物线和椭圆的绘制，能够适应多种椭圆的绘制，进 一步提高了本发明的绘图功能，满足数学老师讲解关于更多类型的 椭圆和抛物线相关知识，方便学生更好地理解。
[0041]
作为本发明的进一步方案，角度调节机构包括与自锁机构固定 连接的连接架51，连接架51为“匚”型结构且底部螺纹连接有固定轴 52，固定轴52外套设有与给料机构固定连接的圆柱套53，固定轴52顶部穿过连接架51顶部且转动连接有用于下压连接架51顶部， 使得连接架51顶部与底部将圆柱套53夹持的旋转扳手54；
[0042]
使用过程中，转动旋转扳手54(围绕旋转扳手54与固定轴52 连接处转动)，使旋转扳手54与固定轴52轴线重合，通过旋转扳 手54转动固定轴52转动，由于固定轴52底部与连接架51螺纹连 接，固定轴52转动时会逐渐向上移动，“匚”型的连接架51上下两 端失去挤压，从而将圆柱套53松开，然后转动与圆柱套53固定连 接的给料机构，调整给料机构内粉笔与黑板的夹角，从而改变粉笔 移动路径所留下的线宽，方便更大教室的教学使用时，确保后排的 学生也能够看清黑板上的图案，此角度调节机构操作简单，能够快 速通过圆柱套53对给料机构进行固定，节约调整线宽的时间，避免 教学时间被浪费，同时，将粉笔调整至与倾斜，能够减少给料机构 占用活动尺2与黑板之间的空间，能够缩短画图是活动尺2与黑板 之间所需要的距离，提高绘图工具绘图过程中的稳定性。
[0043]
作为本发明的进一步方案，给料机构包括固定连接在圆柱套53 侧壁的粉笔套61，粉笔套61内尾部安装有波纹状的弹簧套62，粉 笔套61前端内壁固定连接有用于防止粉笔被弹簧套62弹出地锥形 橡胶套63，粉笔套61前端滑动连接有笔头64，笔头64内侧与锥形 橡胶套63抵触且与粉笔套61之间固定连接有复位弹簧65；
[0044]
传统绘图工具在绘图时，由于固定粉笔的塑料套的存在，为了 避免绘图过程中粉笔折断，需要将粉笔折成合适的长度后塞入塑料 套内，当粉笔露出部分即将用完时，就需要对粉笔进行更换，但是 此时的粉笔还剩很长一截，造成了粉笔的浪费，
[0045]
使用过程中，向给料机构内塞粉笔时，粉笔首先贴着穿过锥形 橡胶套63小口的一侧向内，然后粉笔压缩弹簧套62，当粉笔完全塞 入粉笔套61后，松开粉笔，粉笔受到弹簧套62的推力反向粉笔套 61外侧移动，由于粉笔外壁与锥形橡胶套63接触，而锥形橡胶套63具有延展性，粉笔受到锥形橡胶套63的阻力，使得粉笔在不使用 时保持在粉笔套61内，使用时，笔头64接触黑板并且向粉笔套61 内收缩，笔头64内侧端挤压锥形橡胶套63，使得锥形橡胶套63与 粉笔脱离，粉笔在弹簧套62的推力下伸出粉笔套61并且接触黑板， 使用后，笔头64与黑板分离，笔头64在复位弹簧65的作用下复位， 锥形橡胶套63重新接触粉笔，对粉笔施加阻力，实现使用时任由粉 笔向粉笔套61外移动，不使用时能够防止粉笔向粉笔套61外移动， 无需将粉笔折断，减低粉笔因折断而造成的损耗，同时减少绘图时 补充更换粉笔的次数，提高了绘图的速度，减少了绘图占用的课堂 时间。
[0046]
作为本发明的进一步方案，自锁机构包括与活动尺2滑动连接 的外壳31，外壳31内滑动连接有限位块32，限位块32内侧与外壳 31之间固定连接有夹持弹簧36，限位块32螺纹连接有夹持轴33， 夹持轴33外端穿过活动尺2且侧壁转动连接有固定扳手34，固定扳 手34侧壁固定连接有凸块35；
[0047]
调整给料机构上的粉笔距离两个导向滑座4之间的距离时，通 过转动，当固定扳手34转动至夹持轴33旋转固定扳手34围绕固定 扳手34与夹持轴33转接点轴线方向时，通
过固定扳手34转动夹持 轴33(夹持轴33围绕自身轴线方向转动)，由于夹持轴33与限位 块32螺纹连接，夹持轴33露出限位块32部分逐渐增加，然后通过 固定扳手34按压夹持轴33，夹持轴33推动限位块32向外壳31内 移动并且压缩夹持弹簧36，此时自锁机构与活动尺2解除锁定，通 过移动自锁机构移动给料机构(导向滑座4)，从而改变给料机构上 的粉笔距离两个导向滑座4之间的距离，实现绘制不同类型的抛物 线，然后将拧出的夹持轴33拧回限位块32内，将固定扳手34旋转 至与夹持轴33轴线垂直，此时凸块35通过固定扳手34、夹持轴33 将限位块32向外壳31外拉，从而将限位块32紧紧的贴在活动尺2 内壁上，重新将自锁机构与活动尺2固定在一起；给料机构(导向 滑座4)移动至位置后，松开固定扳手34，夹持弹簧36回弹并将限 位块32推出外壳31，限位块32接触活动尺2增加摩擦力，避免自 锁机构与活动尺2发生位移，导致数据出现偏差，影响抛物线绘制；
[0048]
作为本发明的进一步方案，活动尺2与尺板架1均设置有矩形 阵列排布的刻度线；
[0049]
使用时，刻度线能够为教师提供准确数据，能够方便老师快速 的绘制出指定的长度，缩短绘图时间，同时提高了绘图的精度，进 而方便学生理解与实际的计算；
[0050]
作为本发明的进一步方案，连接架51与自锁机构之间固定连接 有连接杆8，连接杆8侧壁固定连接有与活动尺2滑动连接的指针9；
[0051]
使用时，连接杆8上的指针9能够方便教师查看刻度，进而方 便老师更快地绘制出不同类型的图案。
[0052]
作为本发明的进一步方案，活动尺2上下两端均固定连接有用 于拨动活动尺2的加长手柄10；
[0053]
使用时，通过加长手柄10能更加方便的转动活动尺2，避免尺 板架1与活动尺2重合时，无法转动活动尺2，导致绘图中断，延长 绘图时间，增加绘图压力。
[0054]
作为本发明的进一步方案，吸盘7顶部固定连通有与尺板架1 转动连接的连接套71，连接套71内滑动连接有滑板72，滑板72顶 部固定连接有拉杆73，滑板72内侧与连接套71之间固定连接有紧 固弹簧74；
[0055]
吸盘7吸附黑板时，先按压拉杆73，拉杆73通过滑板72压缩 紧固弹簧74，同时将连接套71与吸盘7连通一端的气体排出，吸盘 7贴合黑板后，松开拉杆73，紧固弹簧74回弹并且推动滑板72移 动，连接套71与吸盘7连通一端气压空间增大，压力降低，从而提 高了吸盘7的吸附能力，避免尺板架1使用过程中脱落，导致需要 重新绘图，增加绘图时间。