一种绘图工具及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种绘图工具及其使用方法，特别是一种以一个基准为绘图原点的绘图工具，能够进行统一的基准传递。

背景技术

在建筑图、船舶海图、机械工程制图等图纸手工绘制中，需要以某一位置为基点，使用直尺、三角尺、量角器等工具进行绘图。合理的组合使用工具，才能提高制图的效率和质量。

但是在绘图统一基准传递时，独立工具组合使用存在人为误差。特别是大尺寸绘图，人为误差急剧增加。并且，现有技术中，工具种类繁杂，普遍存在体积较大、不方便携带、不方便使用的问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种适应不同尺寸图纸、携带方便、高效支撑人工绘图的绘图工具，本发明的另一目的是提供一种绘图工具的使用方法。

为实现上述目的，本发明一种绘图工具，包括依次设置的固定转轴(1)、基准转轴(2)、中心转轴(3)、工具侧转轴(4)、工具(5)；

其中，固定转轴(1)与基准转轴(2)之间通过第一连接部相连接，基准转轴(2)与中心转轴(3)之间通过第二连接部相连接，中心转轴(3)与工具侧转轴(4)之间通过第三连接部相连接，工具(5)安装于工具侧转轴(3)上；

通过固定转轴(1)、基准转轴(2)、中心转轴(3)、工具侧转轴(4)的逐级转轴同步传动，实现在图纸上多角度自由水平移动。

进一步，所述固定转轴(1)、基准转轴(2)、中心转轴(3)和工具侧转轴(4)采用轴承作为转动部件；所述第一连接部、第二连接部、第三连接部之间均设置有轴承(9)、同步带(6)和连杆(7)，转轴的中心轴(10)安装于轴承(9)内部，转轴绕中心轴(10)转动时，中心轴(10)带动同步轮(11)转动，并通过同步带(6)将转动传递到下一个转轴。保持转动在一个平行平面。

进一步，所述固定转轴(1)、基准转轴(2)、中心转轴(3)和工具侧转轴(4)采用齿轮作为转动部件；所述第一连接部、第二连接部、第三连接部之间均设置有第一转轴(13)、齿轮(14)、链条(15)、第二转轴(16)、正齿轮和内齿轮组合(17)；第一转轴(13)绕转轴的中心轴(12)转动来带动齿轮(14)转动，齿轮(14)通过链条(15)带动第二转轴(16)转动，第二转轴(16)通过正齿轮和内齿轮组合(17)将转动传递到工具。

进一步，所述固定转轴(1)、基准转轴(2)、中心转轴(3)和工具侧转轴(4)采用电机作为转动部件；所述第一连接部、第二连接部、第三连接部之间均设置有第一无框中空电机(18)、电机盖(19)、连杆(7)、第二无框中空电机(21)；第一无框中空电机(18)转动时带动电机盖(19)转动，通过连杆(7)带动下一个转轴转到指定位置。

进一步，所述电机盖(19)上设置有设定按钮、联动按钮，其中设定按钮设定转轴转动的角度，按下后，电机转动到界面设置的角度；联动按钮根据当前界面角度将角度值发送至下一个转轴，下一个转轴根据当前角度值进行联合转动。

进一步，所述中心转轴(3)设计有定位销钉(301)。

进一步，所述工具侧转轴(4)设置有齿轮组切换机构，包括：把手(401)、刻度圆盘内齿轮(402)、齿轮组(403)、工具圆盘内齿轮(404)；

把手(401)在上方时，齿轮组(403)不与任何内齿轮契合，刻度圆盘和工具可自由转动；

把手(401)在中部时，齿轮组(403)与刻度圆盘内齿轮(402)契合，中心转轴(3)转动将传递到刻度圆盘上；

把手(401)按下时，齿轮组(403)与工具圆盘内齿轮(404)契合，中心转轴(3)转动将传递到工具上。

进一步，所述工具(5)包括直尺工具，直尺工具中心设计梯形凹槽(23)和/或笔筒(25)，铅笔卡入凹槽(23)或笔筒(25)中进行固定。

进一步，所述工具侧转轴(4)与工具(5)连接的圆盘设置为偏心结构(24)，将工具(5)边缘对齐转轴的中心轴；工具(5)上嵌入铅笔后进行旋转画圆操作。

进一步，所述同步带(6)采用分段设计，分为直线段和圆弧段。直线段装有自动收带装置。连杆(7)设计为套筒收缩结构，连杆(7)收缩时同步带(6)自动根据连杆(7)长度进行收缩。

一种上述绘图工具的使用方法，具体为：

步骤S1：将绘图工具的固定转轴通过固定部件固定于绘图区域；

步骤S2：将工具与工具侧转轴连接；

步骤S3：检查绘图工具各转轴转动是否顺滑，检查绘图工具是否故障；

步骤S4：检查绘图工具无故障后，按需要基准转动固定转轴与基准转轴之间的连杆；

步骤S5：定位基准后，将基准转轴固定，按需要角度转动基准转轴与中心转轴之间的连杆；

步骤S6：将中心转轴固定，转动中心转轴与工具侧转轴之间连杆，通过刻度指示观察是否达到需要角度；

步骤S7：根据需要使用工具进行绘图。

本发明的绘图工具具备角度传递和平行传递的核心功能，不改变现有的人工绘图习惯。绘图工具采用多级连杆转轴同步传动结构，可在图纸上多角度自由移动，并可保持水平移动。绘图工具可根据全角度圆盘的角度进行转动，替代三角尺、量角器和平行尺进行绘图，可以快速画直线、平行线、夹角线、圆和圆弧等。而且该设备设计伸缩结构，便于适应不同尺寸图纸，携带方便，是支撑人工绘图的高效辅助工具，绘图工具的集成化、模块化、易扩展性、易维护性好。

附图说明

图1为本发明绘图工具结构示意图；

图2为本发明绘图工具另一结构示意图；

图3为固定转轴的固定方式示意图；

图4为轴承方案示意图；

图5为齿轮方案示意图；

图6为电机方案示意图；

图7为电机方案按钮和角度显示示意图；

图8为固定转轴的机械刻度示意图；

图9为工具侧转轴的机械刻度示意图；

图10为基准转轴和中心转轴的机械刻度示意图；

图11为电子测量显示方案示意图；

图12为电子测量部件结构示意图；

图13为屏幕进行数字显示示意图；

图14为中心转轴设置定位销钉示意图；

图15为中心转轴底部示意图；

图16为工具侧转轴切换机构示意图；

图17为同步带示意图；

图18为同步带收缩结构示意图；

图19为工具中心开槽示意图；

图20为工具使用偏心圆盘示意图；

图21为本发明方法流程图；

图22为实施例一步骤1示意图；

图23为实施例一步骤2示意图；

图24为实施例一步骤3示意图；

图25为实施例一步骤4示意图；

图26为实施例二步骤1示意图；

图27为实施例二步骤2示意图；

图28为实施例二步骤3示意图；

图29为实施例二步骤4示意图；

图30为实施例三步骤1示意图；

图31为实施例三步骤2示意图；

图32为实施例三步骤3示意图；

图33为实施例三步骤4示意图；

图34为实施例三步骤4示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1-图34所示，本发明绘图工具，包括固定转轴1、基准转轴2、中心转轴3、工具侧转轴4、工具5、同步带6、连杆7和工具转盘8。

如图2所示，为本发明的简化结构，其不包含工具转盘8，工具5为直接连接于工具侧转轴4。实际使用中，工具转盘8为工具转动轴，当其他转轴固定时，工具可绕工具转盘8全角度转动。工具转盘8与工具侧转轴4使用伸缩杆连接，可将转轴中心延某一直线延长。

如图3所示，固定转轴1的固定方式可以根据使用场景不同进行替换，例如，吸附式单元102可使用在光滑的桌面上。吸附式单元102在真空腔上加入一圈磁铁103，可更好的与金属面贴合。卡槽夹101可使用在粗糙桌面或其他桌面。螺钉式可使用在穿孔定位场景。

固定转轴1、基准转轴2、中心转轴3、工具侧转轴4均有三种不同的转动传动方案。

(一)轴承方案

如图4所示，轴承方案采用轴承作为转动部件。各个转轴的中心轴10均安装于轴承9内部，转轴绕中心轴10转动时，中心轴10带动同步轮11转动，并通过同步带6将转动传递到其他转轴。保持转动在一个平行平面。

(二)齿轮方案

如图5所示，齿轮方案相对于轴承方案，采用高精度齿轮可以提高传动精度。第一转轴13绕中心轴12转动来带动齿轮14转动，齿轮14通过链条15带动第二转轴16转动，第二转轴16通过正齿轮和内齿轮组合17将转动传递到工具。

(三)电机方案

如图6所示，电机方案采用无框中空电机。第一无框中空电机18转动带动电机盖19转动，从而带动另一转轴转到指定位置。相邻两个转轴之间通过中空的连杆7连接。另一转轴通过第二无框中空电机21带动齿轮轴22，通过高精度齿轮带动其他部件动作。

如图7所示，电机盖19上装配有交互按钮和角度显示。交互按钮包括设定按钮、联动按钮、复位按钮，其中设定按钮可设定转轴转动的角度，按下后，电机转动到界面设置的角度。联动按钮根据当前界面角度值将角度发送至下一个转轴，下一个转轴根据当前角度值进行联合转动。复位按钮可将绘图工具复位至0°平行状态。

固定转轴1、基准转轴2、中心转轴3、工具侧转轴4均有两种不同的刻度指示方案。

(一)机械刻度方案

如图8、图9、图10所示，固定转轴1、基准转轴2、中心转轴3和工具侧转轴4上均设计有转动刻度指示线，当转轴转动时，可根据刻度获得转动角度。其中，固定转轴1的中心刻度为0°，并以其分割的两边为各90°，使用中方便查看两边转动的角度。基准转轴2、中心转轴3和工具侧转轴4支持360°转动，并刻有0～360°角度指示。

(二)电子测量显示方案

如图11、图12、图13所示，电子测量方案使用角度传感器(光栅)或编码器对转动角度进行测量，然后通过屏幕进行数字显示。

角度传感器26可将角度直接转换成模拟量或数字量，当得到模拟量时，根据y＝y

角度编码器27输出转动角度脉冲。角度编码器每转动一圈输出脉冲个数固定。根据公式

角度传感器26或角度编码器27均采用扁平中空结构。通过线缆28与屏幕29连接，进而可显示同步轮11转动的角度。

如图14、图15所示，中心转轴3设计有定位销钉301。定位销钉301可用于中心转轴3固定于桌面。并且，中心转轴3的底部盖设计有定位卡槽302，对向转动中心转轴3上下两个端盖，定位销钉301可快速定位到零点位。绘图工具整体回归零点直线状态。

如图16所示，工具侧转轴4设计有齿轮组切换机构：

把手401在上方时，齿轮组403不与任何内齿轮契合，刻度圆盘和工具可自由转动。

把手401在中部时，齿轮组403与刻度圆盘内齿轮402契合，中心转轴3转动将传递到刻度圆盘上。

把手401按下时，齿轮组403与工具圆盘内齿轮404契合，中心转轴3转动将传递到工具上。把手401中可装配磁罗经，用于指示方向。

如图17、图18所示，同步带6采用分段设计，分为直线段和圆弧段。直线段装有自动收带装置。连杆7设计为套筒收缩结构，连杆7收缩时同步带6自动根据连杆7长度进行收缩。

工具5通过按压锁紧式快速连接头与工具侧转轴4连接。可快速拆装或替换其他工具。工具5边缘与工具侧转轴4圆心同轴，方便进行角度传递。同轴方式有两种：

(一)工具中心开槽

如图19所示，工具5包括直尺工具，直尺工具中心设计梯形凹槽23，铅笔卡入其中，可对正中心轴进行绘图，可进行直线和画圆操作。

(二)使用偏心圆盘

如图20所示，工具侧转轴4与工具5连接的圆盘设计为偏心结构24，可将工具5边缘对齐转轴的中心轴。工具5设计有笔筒25，可将铅笔等嵌入，然后进行旋转画圆操作。

如图21所示，本发明提供一种绘图工具的使用方法，该方法包括：

步骤S1：将绘图工具的固定转轴1通过固定部件固定于绘图桌面，或其他绘图区域；

步骤S2：通过按压锁紧式快速连接头将工具5与工具侧转轴4连接；

步骤S3：检查绘图工具各转轴转动是否顺滑，检查绘图工具是否故障；

步骤S4：检查绘图工具无故障后转动固定转轴1与基准转轴2之间的连杆，根据刻度角度或已知基准定位基准转轴2；

步骤S5：定位基准转轴2后，将基准转轴固定，可按需要角度转动基准转轴2与中心转轴3之间的连杆，通过刻度指示观察是否达到需要角度；

步骤S6：将中心转轴2固定，转动中心转轴2与工具侧转轴3之间连杆，通过刻度指示观察是否达到需要角度；

步骤S7：根据需要使用工具进行绘图。

本发明具有如下有益效果：

本发明的绘图工具具备角度传递和平行传递的核心功能，不改变现有的人工绘图习惯。绘图工具采用多级连杆转轴同步传动结构，可在图纸上多角度自由移动，并可保持水平移动。绘图工具可根据全角度圆盘的角度进行转动，替代三角尺、量角器和平行尺进行绘图，可以快速画直线、平行线、夹角线、圆和圆弧等。而且该设备设计伸缩结构，便于适应不同尺寸图纸，携带方便，是支撑人工绘图的高效辅助工具，绘图工具的集成化、模块化、易扩展性、易维护性好。

实施例一：平行传动

将绘图工具转动至0°平行状态。根据使用方法和步骤，使用绘图工具。在进行平行传动时，把手401位于最上方，齿轮组403不与任何内齿轮契合，刻度圆盘和工具可自由转动。将绘图工具侧的把手401拔至中部，使工具不转动，刻度圆盘转动反应传动角度。

步骤1：如图22所示，将中心转轴3上下两侧连杆相对转动，通过中心转轴3的定位销301快速恢复至0°平行状态；

步骤2：如图23所示，转动基准转轴2与固定转轴1之间连杆，通过固定转轴1上刻度观察转动角度；

步骤3：如图24所示，转动基准转轴2与中心转轴3之间连杆，通过基准转轴1上刻度观察转动角度；

步骤4：如图25所示，转动中心转轴3与工具侧转轴4之间连杆，通过中心转轴3上刻度观察转动角度。中心转轴3转动通过齿轮或同步带传至工具侧转轴4，观察工具侧转轴刻度变化。

步骤5：如图25所示，完成平行传动，根据需求可在直尺中心或边缘画与初始状态平行的线或其他图形；

实施例二：角度传动

将绘图工具转动至0°平行状态。根据使用方法和步骤，使用绘图工具。把手401按下时，齿轮组403与工具圆盘的内齿轮404契合，中心转轴3转动将传递到工具上。

在进行角度传动时，将绘图工具侧的把手401按下，使工具转动反应角度，刻度圆盘不转动。

步骤1：如图26所示，将中心转轴3上下两侧连杆相对转动，通过中心转轴3的定位销301快速恢复至0°平行状态；

步骤2：如图27所示，转动基准转轴2与固定转轴1之间连杆，通过固定转轴1上刻度观察转动角度；

步骤3：如图28所示，转动基准转轴2与中心转轴3之间连杆，通过基准转轴2上刻度观察转动角度；

步骤4：如图29所示，转动中心转轴3与工具侧转轴4之间连杆上有标示线，通过连杆标示线相对中心转轴3转动刻度观察转动角度。中心转轴3转动通过齿轮或同步带传至工具侧转轴4，观察工具侧转轴4刻度变化。

此时，齿轮组403不与刻度圆盘的内齿轮402契合，中心转轴3转动将不传递到刻度圆盘。

步骤5：完成角度传动，根据需求在工具中嵌入画笔，可画线、圆、弧或其他图形；

实施例三：电子化绘图工具

将绘图工具固定之后，按以下步骤进行操作。

步骤1：如图30所示，通过工具侧转轴4上的复位按钮将绘图工具恢复至0°平行状态；

步骤2：如图31所示，转动基准转轴2与固定转轴1之间连杆，通过固定转轴1上的设定按钮转动角度；如需联动基准转轴2和中心转轴3，则使用联动按钮进行角度转动联动。

步骤3：如图32所示，转动中心转轴3与基准转轴2之间连杆，通过基准转轴2上的设定按钮转动角度；如需联动中心转轴3和工具侧转轴4，则使用联动按钮进行角度转动联动。

步骤4：如图33、图34所示，转动中心转轴3与工具侧转轴4之间连杆，通过中心转轴3上的设定按钮转动角度，则进行平行传递；使用联动按钮进行角度转动传递联动。

步骤5：完成平行或角度传动，根据需求将画笔套入笔筒中固定，可画线、圆、弧或其他图形。