[发明专利]一种多功能椭圆圆规

说明书

一种多功能椭圆圆规，主要由圆规分叉、中空的绘图支脚、弹簧、绘图笔、旋转支脚、原点支脚、偏移支脚、稳定支脚及紧固螺栓等部件组成，圆规分叉的两侧分别是中空的绘图支脚和旋转支脚，中空的绘图支脚内装有弹簧，弹簧末端的绘图笔可以在中空的绘图支脚内伸缩且绘图笔尖外露；圆规分叉另一侧的旋转支脚与原点支脚中心线重合并可以360°圆周旋转；偏移支脚附着于原点支脚上，其中心线可以在垂直于绘图面的平面内实现一定角度范围内的旋转；稳定支脚也附着于原点支脚上，稳定支脚可以保持偏移支脚中心线和原点支脚中心线确定的平面与绘图面垂直。既可以作为普通圆规使用，也可以绘制椭圆，绘制椭圆之前不需要确定椭圆的焦点和焦距，是一种结构简单、操作方便、实用性强的多功能绘图圆规。

所属技术领域

本发明涉及一种绘图工具，尤其是涉及一种能绘制椭圆的多功能圆规。

背景技术

椭圆，是高中学生必须理解和掌握的一种几何图形，椭圆形在生产生活中也有着广泛的表现和应用，为了学习或表达或应用椭圆的性质，在学习和生产生活的过程中常常需要绘制椭圆。当前绘制椭圆的方法主要有两种：一种是尺规四心法绘制椭圆；另一种是利用“椭圆是平面上到两个固定点的距离之和是同一个常数的轨迹”这一定义，进行两焦点焦距尺规作图法绘制椭圆。其中，尺规四心法绘制椭圆绘图步骤繁多；两焦点焦距尺规作图法绘图前必须先确定椭圆的焦点与焦距。

经检索，现有的国家知识产权局专利局官方网站公布了总共11种椭圆圆规的曾有专利记录(包括发明和实用新型两类)，通过逐一浏览，上述专利采用的绘制椭圆的原理全部是采用“椭圆是平面上到两个固定点的距离之和是同一个常数的轨迹”的原理进行的构思及改进变化，发明的产品普遍部件繁多结构复杂。此外，在网络上还搜索到了一种借助正交十字滑槽绘制椭圆的专用椭圆圆规，这种椭圆圆规结构相对简单些，但是只能绘制长轴和短轴大于十字滑槽底座的椭圆，而且只能绘制椭圆功能单一。

发明内容

为了解决尺规四心法绘制椭圆步骤繁多，两焦点焦距尺规作图法的椭圆圆规部件繁多构造复杂以及专用的椭圆圆规有局限性且功能单一的缺点，本发明提供一种原理迥异、结构简单的多功能椭圆圆规。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明提供一种多功能椭圆圆规，主要由圆规分叉、中空的绘图支脚、弹簧、绘图笔、旋转支脚、原点支脚、偏移支脚及紧固螺栓等部件组成，其特征为：圆规分叉的两侧分别是中空的绘图支脚和旋转支脚；中空的绘图支脚内装有弹簧，绘图笔装在弹簧末端的绘图支脚中空内，绘图笔可以伸缩且绘图笔尖外露；圆规分叉的另一侧是旋转支脚，旋转支脚另外一端是原点支脚，旋转支脚与原点支脚中心线重合并可以360°圆周旋转；偏移支脚附着于原点支脚上，在绘制椭圆之前，偏移支脚的中心线在原点支脚中心线和椭圆长轴确定的平面内，并可以在一定角度范围内旋转后固定。

进一步地，增加一个稳定支脚，其特征是：稳定支脚也附着于原点支脚上，稳定支脚尖端可以在垂直于原点支脚中心线和椭圆长轴确定平面的平面内旋转调节，在绘制椭圆时用以保持偏移支脚中心线和原点支脚中心线确定的平面与绘图面垂直。

根据高中数学知识：用一个不平行于圆锥底面而倾斜于轴线，但斜角大于半锥角的平面去截圆锥，截取后的图形就是一个椭圆。经过推理，截取后椭圆长轴和短轴的交点并非平面与圆锥轴线的交点，而是沿着椭圆的长轴方向发生了偏移，偏移的距离等于长轴和短轴之间差值的二分之一。

因此，在本发明绘制椭圆时：绘图面相当于去截取圆锥的平面；可旋转支脚和原点支脚的中心线重合相当于圆锥的轴线；偏移支脚尖端与原点支脚尖端之间的距离相当于截取平面和圆锥轴线的交点与椭圆长短轴交点之间的偏移量；绘图支脚的旋转中心，是一个在垂直于绘图面的平面内，但是以固定角度倾斜(不垂直于绘图面)的中心线；绘图笔尖与旋转中心轴线之间的距离，是一个周期性连续逐渐变化的变量。于是，绘图笔尖沿旋转中心线转动一周记录的轨迹，就是一个根据长轴和短轴确定的椭圆。