专利名称：新型多功能轻便绘图机的制作方法
技术领域：
本发明是有关绘图机技术领域，特别是关于一种新型多功能的轻便绘图机。用于绘制各种工程图纸。
到目前已知，除用电子计算器绘图以外，广为使用的绘图机，按其结构形式分，大致可分为四连杆钢带式，纵横导轨式、一字尺式等几种类型。这几种绘图机都各有优缺点和不足，而至今比较流行和先进的是导轨式绘图机，在欧美和日本许多工业较先进的国家均广泛采用，我国在70年代末引入了这种产品，现在在北京和天津有生产。
但这种绘图机结构复杂，机头庞大而笨重，不但操作不便，因为有一根主导轨垂直穿越图板。因而影响绘图人员视野，这种导轨式绘图机由于机头和导轨要求较高的加工程度，制造困难，为了保持导轨的精度和运行灵活，采用了特殊铝合金材质，因而价格昂贵，为了保持操作轻便、灵活还专门进口日本生产的机头和导轨部件，因此每合绘图机售价均甚昂贵，即使为此昂贵的绘图机，它亦只能完成分度和画直线的功能，并且在画较长的水平线时，仍然存在刚性不够的弊病，因而不适应绘制如土建工程图纸的需要，而早期如上海和无锡设计生产的四连杆钢带式绘图机也存在着上述操作不便、图面视野不广，机头稳定性不好，图形线条重复精度不佳等缺点，另外在图面上还存在着一些死区不便于绘图的缺陷。而一字尺绘图机由于有一主尺横穿图面，非常适合于绘制横长竖短和三向视图投影的特点，但直到前为止仍没有合适的一字形绘图机满足广大设计绘图人员的需要。
德意志联邦共和国生产的一种一字形绘图机，采用的是单侧导轨式，为了保持在倾斜的图面和导轨上能随时固定住。设有专门的锁紧装置，每次操作水平尺时均需松紧一次锁紧钮。在水平长尺上设置了两条导轨，在导轨上安装可转动的角尺，该角尺在水平导轨上运动，设计人员绘制水平线和垂直线时，必须来回换手推动水平长尺和垂直角尺，并且还要不断的锁紧和放松水平尺，操作极不方便，由于是单导轨支持，长尺刚性不足，影响绘图质量。为此，法国推出了双导轨一字形绘图机，它有两个导轨设置在图板两侧，这种绘图机增加了水平刚性。但又带来其它缺点，如限制了图纸幅面，不便于图面延长，水平尺无横向移动量，不便于原点定位，该机价格昂贵，并且只提供画水平线，画垂直线时仍需三角板，绘图人员仍需来回倒手移动水平尺和三角板，并且三角板在倾斜的图板上无法固定，使用仍不方便。
本发明提供了另一种一字尺形式的绘图机，一改上述诸多绘图机的缺点，其主要优点如下1.多功能、高效率，现有绘图机有的只能提供绘制水平直线的一字尺导轨式，最好的亦只能完成分度和直线，而本发明提供的绘图机除具有画直线、分度外，还可以画小圆、大弧、模板如标高、箭头、光洁度符号、螺母、工槽型钢面、数字等，另外还具有任意比例变换、基本运算、便于绘制立体图等多种功能，由于它集多功能于一身，因而可省掉绘图人员来回拿取比例尺、量角器、分规、模板、运算器等时间，不但大大地降低了绘图人员的劳动强度，而且节约了绘图时间，提高了工作效率，在通常情况下，只需一枝铅笔、一块橡皮和一把圆规(画大园)即能完成一般工程图纸的绘制，所以极为方便。
2.轻便、价廉；现有绘图机由于导轨，一字尺或机头结构复杂，体积大、占地多、价钱贵，因而限制了它的推广应用范围，而本绘图机由于不用导轨机构，一字尺及机头均简单，制造容易，重量轻只有十多公斤，其价格亦只有导轨式绘图机价格的20-30％，由于它比现有绘图机轻50-80％，机架又可拆叠收缩，而使用，存放、运输、包装都极方便，无需派专人调试安装，因此可广泛适用于工厂、设计、科研等绘图部门，尤其适合于土建工程工地、地质、勘探室外施工等流动工程单位。
3.结构简单，维护方便，故障少；现有导轨式绘图机由于导轨本身结构复杂，故障率较高，绘图人员因绘图机出故障无法自行修理，因而影响使用率，许多导轨式绘图机由于不能及时修理，失掉精度，往往带病工作，要不就是失修废案不用。而本发明由于不用导轨，一字尺机头结构均简单，磨损件少，稍具绘图知识的人都可以自行调整，几乎无故障可言，大大的延长了使用寿命，提高了设备利用率。
4.尺子刚性好，绘图准确；本绘图机较单导轨式、四连杆钢带式绘图机的刚性均好，特别适用于绘制各种机械图、土建图、管路图等，因为提供了三条坐标线，所以绘制立体图，特别方便灵活，非常迅速，大大优于导轨式绘图机。
5.板面部件少，视野广阔；由于本发明采用了一种特殊的平衡和平行保持器，因而不需要另设导轨，也不需要传统的交叉滑轮绳，一字尺既可在板面上作轻松自如的平行运动，又可随意调角，特别适宜于绘制幅面延长的大图，方便于粘贴图纸。
6.机头轻便灵活，随装随卸自便；现有的绘图机头均不能随意拆下，而本绘图机的机头只需几秒钟即可取下，当不绘制图时，机头可以取下，将一字尺推向图板顶部，使板面不留任何余物，干净、清爽，这是现有任何绘图机都作不到的，另外本绘图机还可以将机头取下单独使用。
7.无论是导轨式或带刻线的一字尺式绘图机都只能上下移动一字尺，而本发明的制图机一字尺除了上下自如地移动外还可以作左右微小移动，这对于用带刻度的一字尺测量图面尺寸或对原点绘制定长线段都极有利，而这在已知的导轨式或一字尺式绘图机都是无法实现的。
8.本绘图机在机头上附有一轻便、小巧而价廉的薄形太阳能计算器，这对完成任意此例变换或重量，长度及其它基本数学运算等均感十分方便。采用比例变换直接测量画法比采用分规、比例尺的取值速度要高一倍。另外该计算器设置在机头上随机头运动，总是在绘图人员最顺手，最显眼的地方，它优于美国采用的将运算器设置在图板左下角的方法，而本计算器在机头上又不单独占据图板有效板面。
9.通常四连杆钢带式绘图机受机头面积的影响，在左上角和左下角均有死区，即画不到图的地方，而导轨式绘图机为了减少死区，必须增加导轨长度，这又增加了占地空间，在设计场合比较拥挤的地方为此经常碰伤人，造成不安全而本绘图机的机头可运动到图板板面上的任何位置，因而无死区。
本发明是这样实现的；它主要分为三部分，第一部分是带有多种功能的可拆卸绘图机头，第二部分是带有特殊平衡和平行保持器的一字尺部分，第三部分是可升降和调整角度的机架，将三部分有机的组合，即构成本发明的完整实体，现分述如下参见附图图(1)是本发明全貌的正视图。
图(2)是本发明的全貌的侧视图。
图(3)为弹簧卷筒平衡及平行保持器的结构原理图。
图(4)为带一字尺的多功能绘图头的平面正视图。
图(5)为绘图板面的侧视图。
本发明由机架(I)，水平一字尺(II)。和机头(III)三部分组成(见
图1)。机架(1)包括可升降的剪刀形机脚(1)(见图2)，两脚之间用销轴(2)连结，其后脚之上端用销轴(3)联接着一带齿横樑(4)和图板(5)，带齿横樑(4)的齿与前支脚的上端销轴(6)挂接，形成一个完整的剪刀形支架，图板(5)背面的上部用销轴(7)联接一个U形支腿(8)，U形腿(8)的下端落在上横樑齿形槽内，从而支撑图板(5)保持一定倾角，改变剪刀叉上横樑齿(4)与销轴(6)挂接的位置，即可改变机架高度，改变U形腿(8)在槽内的位置，即可改变图板倾角。为了使调整机架轻松自如，机脚上横樑下设有左右各一根拉簧(9)用以平衡图架，并避免在调节高度时机架自行下沉，弹簧(9)的拉力正好保持剪刀叉不自行张开与合拢。除采用本发明所指明的这种机架外，也可采用其它形式的可升降，调角或其它不升降，调角的机架。
本发明的第二部分是带有平衡和平行保持器的一字尺(10)见图4，一字尺上带有1∶1的刻度，尺的两端有一个可以固定柔性绳索(11)(包括钢、麻、尼龙柔性件)的小钮(12)，绳的弹性应小，绳的一端固定在一字尺端部(两头)上，绳的另一端绕过图板两上角，固定在图板角上并与图板平行的滑轮槽(13)内，再共同缠绕在图板正中上端的弹簧卷筒(14)上(见图2)卷筒支座(31)通过螺钉(32)固定在图板上，卷筒是靠法条弹簧(33)驱动的，它的驱动力可通过调整弹簧绕紧圈数来调节，使得其驱动力正好平衡一字尺和机头重量，并使他们能在任意位置保持平衡。当绘图人员握住机头上的手钮往下移动一字尺和机头时，弹簧轮被迫绕紧并放出两端相等的绳索，因而一字尺是向下平行移动的，当一字尺被推往向上移动时，弹簧轮自动收紧两端相等的绳子，一字尺仍然保持平行运动，只要弹簧的圈数足够多，上下移动距离所带来的力量差异就不明显，在手感上差距不大。除采用弹簧发条平衡外，亦可采用重锤平衡方式，此时只需将二段绳子经滑轮导向后汇交到一起，然后用一个重锤平衡，即能保持平行升降运动，改变重锤的重量，即可改变平衡值。
弹簧卷筒的结构原理如图(3)所示，外圈为卷筒(34)，其上制有螺旋槽，用以收集绳索，卷筒内部为弹簧发条(33)，发条一端固定在卷筒(34)内壁，另一端固定在心轴上(35)，心轴再放到支座(31)槽内，并用板簧(36)压紧，当需要调正平衡力时，只须转动心轴(35)即可，由于有板簧(36)压紧的作用，心轴不能自动松转。
第三部分为一个卡放在一字尺上的多功能绘图头(见图4)，该绘图头以一字尺为水平导向道，可灵活地在一字尺上左右灵活滑动，绘图头主要有三个组件，第一组件为主尺(IV)，主尺上带有一个分度用的游尺(15)，可作为分度、画大图弧，绘制立体图，画任意斜线，测量斜线长度等使用，当游尺合拢时与主尺构成一个45°三角尺，主尺和游尺上均刻有1∶1的尺寸，游尺上还钻有画大园弧时插铅笔的小孔，它是通过连接搭板(16)活铰(17)与主尺相连的，连接搭板上刻有测量角度的分度，在主尺面板上可根据需要加工出各种模板孔，用以绘制为加工符号，螺钉、螺母，标高、箭头等。主尺的下部还有一个导向滑尺(18)，使主尺能垂直于一字直尺(10)，并在一字直尺上可方便的左右滑动。第二组件为一联结板(V)，它的作用是通过该联结板将主尺(IV)与下模板滑尺(VI)连结为一个整体，在联结板(V)上还安装有一个手钮(19)，以便左右移动主尺和上下移动一字直尺，联结板是通过四个螺钉(20)与主尺和下模板尺相连的，联结板上的连接孔，其孔形做成长园形，用以适应不同宽度的一字直尺，并可调整配合间隔，使主尺滑动灵活而又无过大间隙。在联结板面上还插装有一个薄形太阳能运算器(21)，用以进行绘图时的比例变换和一般运算，板面左部可设一商标框(22)，用运算器作比例变换，每次只需3-4秒钟时间，操作两步即可，大大快于用分规、比例尺的度量。联结板(V)用略带弹性的透明性的透明塑料或有机玻璃制造，便于装卸。第三组件为下模板滑尺(VI)，它的作用是通过联接板(V)和主尺(IV)构成一个滑槽卡住一字尺(10)，以便绘图机头能在一字直尺上左右滑动以及带动一字直尺上下移动，其功用一是增加模板孔(23)45°斜线(24)60°斜线(25)和7°斜线(26)以及其它所要求的孔型，以便绘制剖面线、侧角、工槽型钢、螺母、点园等等。二是使得绘图头作用重心下移，增加平稳度。功用三是带动一字尺上下移动。功用四是减少死区，主尺可随意上下倒置180°，悬挂于一字直尺上，此时模板尺就起到悬挂主尺的作用。第五个功用是它与主尺(IV)的连接钉头(薄形)可将主尺微微托起，减少图面厉搽，对保持图面线条清晰起到积极的作用。
权利要求
1.一种多功能一字尺轻便绘图机，包括一带主尺的绘图机头(III)，一带平衡和平行保持器的一字直尺(II)，和一可升降折叠及调正角度的机架(I)，其特征在于具有画直线，分度、画小园、大弧、各种模板图，字形，符号等，另外还具有任意比例变换，基本运算和便于绘制立体图等，是集多种功能于一身的绘图机。
2.根据权利要求1所示明的机头(III)是一个卡放在一字直尺上的多功能绘图头，该绘图头以绘制水平线的一字直尺(10)为水平导向道，可灵活的在一字直尺上左右滑动，绘图头具有一主尺(IV)，一联接板(V)和一下模板滑尺(VI)。
3.按权利要求1和2，机头上的主尺(IV)可作成左式和右式(图4式)，以适应不同绘图人员的使用习惯。
4.根据权利要求3所表明的主尺(IV)可绘制垂直线，45°斜线，带有一个分度用的游尺(15)，可作为分度，画大园弧，绘制立体图，画任意斜线，测量斜线长度等使用。
5.根据权利要求4所指的游尺(15)，其特征在于当游尺(15)与主尺(IV)合拢时，构成一个45°三角尺，主尺和游尺上均刻有1∶1的尺寸，游尺上还钻有画大园弧插铅笔用的小孔(28)。
6.根据权利要求5所示的游尺(15)，其特征是在联接主尺和游尺的连接搭板(16)上刻有测量角度的分度。
7.根据权利要求3所示的主尺(IV)是在主尺面板上可根据需要加工出如绘制加工符号、螺钉、螺母、标高、箭头等模板孔。
8.根据权利要求2，3，所示的主尺(IV)其特征在于主尺下部的下模板滑尺(VI)，使主尺能垂直于一字直尺(10)，并在一字直尺上可方便的左右滑动。
9.根据权利要求8所示的下模板滑尺(VI)除了使绘图机头能在一字直尺(10)上左右滑动，上下移动外，下模板滑尺的作用还增加了相应绘制图纸所需的其它模板孔，如点园(23)、45°斜线(24)，60°斜线(25)，7°斜线(26)，标准数码(27)及其它型钢型面线等。
10.根据权利要求8所指的下模板滑尺(VI)其特征在于除了带动一字直尺(10)上下移动外并能使绘图机头(III)作用重心下移，增加绘图机使用的平稳度。
11.根据权利要求10所示的下模板滑尺(VI)可使主尺上下倒置180°悬挂于一字直尺上时，此模板滑尺不仅能起到平衡支持主尺(IV)的作用，而且能减少绘图的死区。
12.根据权利要求11所示的下模板滑尺(VI)其特征在于与主尺(IV)的连接钉头(20)薄形，可将主尺(IV)与直尺(10)微微托起，减少与图面的磨擦，以保持图面已有线条的清晰度。
13.根据权利要求1所指的一带平衡的平行保持器的一字直尺(II)，其特征是在图板正中上端有一弹簧卷筒(14)缠绕柔性绳索平衡一字直尺和机头重量，使其在任意位置保持平衡，包括上下平行移动和少量左右平行移动。
14.根据权利要求13所示的弹簧卷筒(14)是靠弹簧发条(33)驱动的，驱动力可通过调整弹簧绕紧圈数来调节，从而保持一字直尺的平衡。
15.根据权利要求13，14的弹簧卷筒结构(14)，其外圈为卷筒(134)，其上制有螺旋槽，用以收集绳索，卷筒内部是弹簧发条(33)，发条一端固定在卷筒内壁，另一端固定在心轴(35)上，心轴再放到支座(31)槽内，并用板簧(36)压紧，当需要调整平衡力时，只须转动心轴(35)即可，由于有板簧压紧的作用，心轴不能自动松转。
16.根据权利要求1所述的绘图机头，在联接板(V)的面上还插装有一个薄形太阳能计算器(21)，用以进行比例变换和一般运算，每次比例变换只需3-4秒钟时间。
全文摘要
本发明推出一种新型多功能轻便快速绘图机，它能同时完成绘直线、分度、点圆、工槽型钢型面，大圆弧，螺母，标高、加工符号、数字、任意比例变换，常规运算等多种功能，它采用特殊的可拆卸式机头，一字直尺平衡平行同步保持器，可拆叠升降调角机架等，具有轻便、灵活、造价低廉、功能全面，故障少等一系列优点，特别适宜于横长竖短的三向视图投影画法，是得心应手的理想绘图工具。
文档编号B43L13/02GK1031350SQ87105630
公开日1989年3月1日 申请日期1987年8月18日 优先权日1987年8月18日
发明者杨世祥, 李桂英 申请人:杨世祥, 李桂英