專利名稱：一種任意等分任意角的方法及應用裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種任意等分任意角的方法及應用該方法設計的任意角任意等分儀、機床任意分度儀及任意角任意等分規等三種任意等分任意角裝置，本發明可以用于教學、科研、工程設計、鉗工劃線、機床分度等需要把任意角、任意圓弧及圓周任意等分的領域。
現在普遍公認用圓規直尺三等分銳角是不可能的，但用曲線板、專用儀器來等分任意角是可能的，經檢索用其它方法來任意等分任意角的方法有一些，但都存在一些局限性，應用這些方法設計出來的分角器及分規不是結構復雜就是等分角度的范圍受到限制，對大于360度的任意角也能任意等分的方法尚未見過。現有的分角裝置一般都很復雜，其制造誤差帶來的等分誤差也較大。現有較好的一種分角器是利用若干大小可同時變化的全等等腰三角形來分角的方法設計的，其發明專利申請號為86108510A，其結構復雜，制造誤差帶來的等分誤差大，而且只能等分小于360度的角。現有較好的一種分規是蝎形分規，其發明專利號為86103592A，是利用四維開圓線設計的，它只能對小于180度的角進行等分，最佳等分范圍是90～180度。目前機械制造中普遍使用的渦輪渦桿式分度頭結構復雜，渦輪渦桿制造麻煩，成本高，操作復雜，積累誤差大，等分誤差不穩定。
本發明的目的是尋求一種先進新穎的任意等分任意角的方法，及應用本方法研制出適用不同使用對象、結構簡單、操作方便、能任意等分在意角的系列儀器。
為實現本發明的目的，任意等分任意角的方法是利用漸開線上任意一點Ao到基圓的切線長度AoA與相應的基圓弧長AoA相等的性質，將任意已知角Φ所對應的弧長AoA轉化成直線段AoA，將線段AoA等分。然后使等分點依次落在漸開線上時，切點A在基圓上的位置即為圓弧等分點的位置，從而將線段的等分點轉化為圓弧的等分點來將圓弧等分。將圓上的等分點與基圓圓心(即任意角的頂點)相連，即將角等分，如圖1。等分弧長轉化成的直線段是利用平行線截線段成比例定理，選取一組距離相等的平行線A1″A1、A2″A2、A3″A3、…、An″An，則平行線將線段AA5若干等分，且等分點依次為A1、A2、A3、A4、A5、…、An如圖2，因漸開線的展角可大于360度，所以利用本方法可以等分大至無窮的任意角度。
為實現本發明目的，根據本任意等分任意角方法設計的任意角任意等分儀的結構如圖3，由漸開線板(3)，T形線尺(2)，等分刻度線板(1)三個主要零件及等分刻度線板轉軸(4)和T形線尺轉軸(5)兩個連接件組成。漸開線板(3)可以用金屬薄片制作，最好采用透明薄板或有一定厚度的透明薄膜制作，漸開線板(3)上畫有一條直徑一定的基圓的漸開線，如圖4，在基圓的圓心位置上有一孔，孔的軸線過基圓圓心，該孔用于裝T形線尺轉軸(5)。T形線尺(2)可以用金屬薄片制作，最好采用透明薄板或有一定厚度的透明薄膜制作，其上畫有互相垂直相交的兩直線CD及EF，CD與EF相交于E點，CD為標記線，表示圖1中的標記線OB，EF為等分線，表示圖1中的直線段A。A，孔的中心O′過CD，且O′E等于基圓半徑，孔用于安裝T形線尺轉軸(5)，如圖5，過E點開一孔(圖中未畫)，軸線過E點，用于安裝等分刻度線板轉軸(4)。等分刻度線板(3)是畫有一組間距相等的平行線的透明薄板或一定厚度的薄膜，O″為第一條等分刻度線的起點，如圖6。等分刻度線轉軸(4)和T形線尺轉軸(5)實質上是起連接作用的連接件，其結構形式可根據需要制作，甚至可用鉚釘代替。漸開線板(1)和T形線尺(2)利用T形線尺轉軸(5)連接在一起組成弧長轉化成直線段的機構。T形線尺(2)和漸開線板(3)作相對運動時，T形線尺(2)上的等分線EF始終與漸開線板(3)上的基圓相切，在等分任意角時，首先對角度，對好給定已知角度后，T形線尺(2)上的等分線EF與漸開線板(3)上的漸開線相交于一點，該點到E點的線段長度等于給定已知角對應于基圓的弧長。T形線尺(2)與等分刻度線板(1)通過轉軸(4)連接在一起組成等分線段機構。等分刻度線板(1)上的第一條刻度線過等分刻度線板轉軸(4)的軸線，等分刻度線板(1)上的第N條刻度線與弧長轉化成的直線段機構調整好的等分線EF與漸開線的交點重合，等分刻度線與EF相交將弧長轉化成的直線段N等分。然后將T形線尺(2)與等分刻度線板(1)一起繞T形線尺轉軸(5)旋轉，T形線尺(2)上的EF與等分刻度線的交點依次落在漸開線板(3)的漸開線上時，T形線尺(2)的標記線CD的位置即為任意已知角的等分線的位置，標記下標記線CD的位置即求出了已知角的角等分線。
任意角任意等分儀可用于教學、科研、工程設計、制圖、鉗工劃線。其操作方法是首先對角度，任意已知角畫在紙上，將儀器置于其上，調整儀器在紙上的位置使漸開線板(3)的漸開線基圓的圓心對準已知角的頂點，漸開線的起點落在已知角的始邊上，然后旋轉T形線尺(2)使標記線CD對準紙上已知角的終邊。此時T形線尺(2)的等分線EF與漸開線交于一點，該點到E點的長度等于已知角對應的漸開線基圓上的一段圓弧弧長的長度。第二步是等分線段操作者N等分已知角，旋轉等分刻度線板(1)使其上的第N條等分刻度線與上一步調整好的T形線尺(2)的等分線EF與漸開線的交點對準，等分刻度板(1)上第一條到第N條刻度線與上一步調整中弧長所轉化成的直線段相交，得到一系列的交點，這些交點即為線段的N等分點。第三步是等分角度操作保持上一步調整好的T形線尺(2)和等分刻度線板(1)的相對位置不變，將二者一起旋轉(旋向使等分點標記線CD由已知角的終邊位置向起始位置旋轉)。每當上一步調整好的線段等分點落到漸開線板(3)的漸開線上時，在紙上標記下標記線CD的位置，直到T形線尺(2)上等分點標記線CD與漸開線的起點重合為止。最后拿開儀器，在紙上將上面標記下的一系列點與已知角的頂點相連，則得到已知角的N等分線。鉗工在使用任意角任意等分儀分度劃線時，只需上一步工序中標記下所需要分度的圓周或圓弧的圓心或需要等分的已知角的頂點和兩邊時，即可像等分畫在紙上的已知角一樣對工件分度。
為實現本發明的目的機床任意分度儀是這樣實現的將任意角任意等分儀應用于機床上分度而改型設計的，它可直接裝夾在機床上，用通用夾具將零件夾在任意角任意等分儀上進行分度加工的機床任意角任意等分儀。簡稱機床任意分度儀。其結構如圖7所示，由等分刻度線板(1)、T形線尺(2)、漸開線板(3)、主軸鎖緊螺釘(6)、殼體(7)、端蓋(8)、主軸(9)、等分刻度板支承組件(10)組成。漸開線板(3)固定在殼體(7)上，T形線尺(2)固定在主軸(9)上，主軸(9)右端伸出殼體部分用于安裝通用夾具，等分刻度線板(1)通過等分刻度線板支承組件(10)固定在主軸(9)上。殼體(7)的底座供鉗工置放劃線平臺上劃線，或銑工將機床任意分度儀夾裝在銑床上分度加工機械零件。漸開線板(3)和T形線尺(2)通過殼體(7)，主軸(9)連接在一起組成將弧長轉化成直線段的機構，漸開線板(3)上的漸開線基圓圓心過主軸(9)的軸線，T形線尺(2)的等分線EF與標記線CD的交點E到主軸(9)的軸線的距離等于漸開線基圓半徑，標記線CD過主軸(9)的軸線。在分度時旋轉主軸(9)使其處于分度開始時的對應位置，此時T形線尺(2)上等分線EF與漸開線的交點到E點的長度等于所需分度的圓弧弧長。T形線尺(2)和等分刻度線板(1)利用主軸(9)和等分刻度線板支承組件(10)連接在一起組成等分線段機構。等分刻度線板支承組件(10)主要由調整板(10.4)、調整螺釘(10.3)、調整滑塊(10.2)和等分刻度線板支承轉軸(10.1)等組成。等分刻度線板(1)固定在等分刻度線板支承轉軸(10.1)上， 等分刻度線板(1)可利用等分刻度線板支承轉軸(10.1)隨意轉動，等分刻度線板(1)上的第一條刻度線通過支承轉軸(10.1)的軸線。等分線段時轉動等分刻度板(1)使第N條刻度線與弧長轉化成直線段機構所調整好的等分線EF與漸開線的交點重合，這樣，等分刻度線板(1)上的平行刻度線將弧長轉化成的直線段N等分。將等分刻度線板支承轉軸(10.1)固定使等分刻度線板(1)與主軸(9)不能發生相對轉動，旋轉主軸(9)使直線段等分點依次落在漸開線板(3)的漸開線上時，T形線尺(2)的標記線CD的位置即為工件分度的等分點的位置，鉗工在工件上用劃線尺劃下該位置或銑工在銑床上直接對準刀具加工。機床任意分度儀主要用作機床附件，銑工用于銑床上加工精密機械零件時分度，鉗工用之劃線分度。其操作方法和步驟與任意角任意等分儀一樣。等分刻度線板(1)、T形線尺(2)和漸開線板(3)可采用印刷、復制或計算機繪圖儀繪制。等分刻度線板轉軸(4)和T形線尺轉軸(5)可制做成專用鉚釘，其余零件用普通機械加工的方法制造。
為實現本發明的目的，應用本方法設計的任意角任意等分規的結構如圖8所示，其外緣輪廓為一定基圓的漸開線。本分規較蝎形分規優異關鍵在于采用了先進新穎的等分角度的方法，等分規可對任意角、任意圓周、任意弧長作任意等分。可用于幾何作圖、工程繪圖是一種用途很廣的文具。本分規可與量角器、半圓規和三角尺等現有制圖文具制成一體，形成多功能組合文具。本分規的漸開線輪廓可制作成內緣形式如圖11所示，外緣為其他形狀。
本任意角任意等分規的使用方法是當N等分任意已知角∠PMN時，將其畫在紙上(如圖9所示)，以M為圓心；作半徑等于漸開線基圓半徑的圓，該圓交MN于R，過R作RT⊥MN，即RT與圓M相切，將本任意角任意等分規置于該紙上，任意角任意等分規的漸開線基圓圓心Q與任意已知角頂點M重合，漸開線起點G與∠PMN的一邊MP重合，則RT與分規的外緣的交點為U，在RT上截取RU，拿開分角規，任作一直線RS，在RS上任取幾個間距相等的點，即幾個等分點，連接US，過RS上的每一個等分點作一平行于US的平行線，與RU相交得到一系列交點。然后放分規于紙，使Q與M重合，以M為圓心旋轉任意角任意等分規，使漸開線輪廓依次過RU的等分點，并記下過每一個等分點時漸開線起點G的位置，拿走分規，連接記下的G點的位置的點與∠PMN等分為N等分。利用本分規可以作出任意角的任意等分線。
本發明的特點一、本方法應用了漸開線上的一點A。到基圓的切線長度等于其對應弧長Ao′A的性質。一、利用漸開線任意等分任意角的方法可以將任意角任意等分，等分的角度可以大于360度的任意角，三、本方法新穎獨特，為用途廣泛的漸開線開辟了新的用途。四、本方法用途廣泛，本發明以提供三種為適應不同用途的應用裝置，隨著應用研究的不斷深入會開發出更多的應用裝置。五、本任意角任意等分儀結構簡單、操作方便、實用性強。六、機床任意分度儀結構簡單、等分精度高，誤差穩定，可替代渦輪渦輪式分度頭。七、任意角任意等分規結構簡單、用途廣，可與常用的量角器、三角尺組合成多功能文具。
如下圖1、等分角度方法示意圖；圖2、等分線段的方法示意圖；圖3、任意角任意等分儀結構示意，A為主視，B為俯視圖；圖4、漸開線板(3)的示意圖；圖5、T形線尺(2)示意圖；圖6、等分刻度線板(1)示意圖；圖7、機床任意分度儀結構示意圖；圖3、任意角任意等分規結構圖；圖9、任意角任意等分規的操作方法示意圖；圖10、等分刻度線板支承組件結構示意圖；圖11、任意角任意等分規內緣式結構示意圖。
零件名稱為1、等分刻度線板；2、T形線尺；3、漸開線板；4、等分刻度線板轉軸；5、T形線尺轉軸；6、主軸鎖緊螺釘；7、殼體；8、端蓋；9、主軸；10、等分刻度線板支承組件；10.1、等分刻度線轉軸；10.2、調整滑塊10.3、調整螺釘；10.4、調整板。
權利要求
1.一種任意角任意等分的方法，其特征在于利用漸開線上任意一點A0到其基圓的切線長A0A等于其對應的基圓圓弧弧長A0′A的性質，將圓弧A0′A轉化成直線段A0A，根據平形線定理用一組平行線A1A1″、A2A2″、A3A″、…，將線段A0A等分，然后將線段A0A的等分點A0、A1、A2、A3、…，轉化為圓弧的等分點A0′、A1′、A2′、A3′，從而將圓弧所對應的角度及圓周等分。
2.一種任意角任意等分的方法的應用裝置包括任意角任意等分儀、機床任意分度儀、任意角任意等規，其特征在于(1)任意角任意等分儀由漸開線板(3)、T形線尺(2)和等分刻度線板(1)三個主要零件及等分開度線板轉軸(4)和T形線尺轉軸(5)兩個連接件組成，且等分刻度線板轉軸(4)和T形線尺轉軸(5)的軸線間的距離等于漸開線基圓的半徑；(2)機床任意分度儀的特征在于機床任意分度儀由漸開線板(3)、T形線尺(2)、等分刻度線板(1)、主軸鎖緊組件(6)、殼體(7)、端蓋(8)、主軸(9)、刻分度板支承組件(10)組成；漸開線板(3)安裝在殼體(7)上，T形線尺(2)安裝在主軸(9)上，漸開線板(3)的漸開線基圓圓心過主軸(9)的軸線，T形線尺(2)上的交點E到主軸(9)的軸線的距離等于漸開線基圓的半徑，等分刻度線板(1)的第一條刻度線的起點O″距主軸(9)的軸線的距離等于漸開線基圓的半徑；漸開線板(3)和T形線尺(2)結合在一起使用將弧長轉化成線段，T形線尺(2)和等分刻度線板(1)結合在一起使用將弧長轉化成的直線段任意等分，漸開線板(3)、T形線尺(2)和等分刻度線板(1)協調使用將任意角任意等分；(3)任意角任意等分規包括外緣式和內緣式兩種，外緣式的外緣輪廓線是漸開線，區別于任一已知曲線，內緣式的內緣輪廓線為漸開線，外緣形狀可以是其它形狀。
3.根據權利要求2所述的漸開線板(3)，其特征在于其上有一條基圓半徑一定的漸開線，且基圓圓心上有一孔，孔的中心過基圓圓心。
4.根據權利要求2所述的T形線尺(2)，其特征在于其上有兩條互相垂直的直線CD和EF，CD上的孔中心O′到E點的長度等于漸開線基圓的半徑。
5.根據權利要求2所述的等分刻度線板(1)，其特征在于其上有一組間距相等的平行線。
6.根據權利要求2所述的任意角任意等分規，其特征在于它可以與量角器、半圓規和三角尺等常用工具制作成一體，組成多功能文具。
全文摘要
本發明提供了一種任意等分任意角的方法及應用裝置。應用裝置屬教學用品，繪圖工具及機床附件，其目的是獲得一種任意等分任意角的方法。其特征是應用漸開線的性質來等分任意角。其應用裝置有任意角任意等分儀、機床任意分度儀和任意角任意等分規。任意角任意等分儀和機床任意分度儀均由漸開線板(3)、T形線尺(2)、等分刻度線板(1)及各自的輔助零件組成。應用裝置結構簡單，實用性強，對大于360°的角度也能等分。可用于幾何作圖、鉗工畫線及機床分度。
文檔編號B43L13/00GK1109826SQ94105480
公開日1995年10月11日 申請日期1994年5月25日 優先權日1993年11月4日
發明者方中祥 申請人:方中祥