[發明專利]一種新型仿圖儀機構

有效

• 申請號: 201310273359.1
• 申請日: 2013-07-02
• 公開（公告）號: CN103317914A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 廖啟征;魏世民;郭磊;許賢林;宋原
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: B43L13/10
• 分類號: B43L13/10
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發明涉及仿圖儀機構。

背景技術

仿圖儀是一種等比例放大或縮小圖形的繪圖連桿機構，主要利用平行四邊形的相似變換原理。

如圖1和圖2所示，經典的仿圖儀有西爾維斯特仿圖儀和謝伊涅爾仿圖儀，它們都是平面五桿機構，都是4個連桿串聯在一起，并且有一個點（或稱固定點）與機架鉸接。

西爾維斯特仿圖儀除了一個輸入點外，只能提供一個輸出點，在輸入點描繪一個輸入圖形時，如在F點描繪r－r，輸出點可以輸出另外一個圖形，如E點輸出s－s。這個輸出圖形相對于固定點來說，是把輸入圖形放大或縮小，它們間成一個預先給定的縮放比例。同時，相對于固定點，輸出圖形較輸入圖形旋轉了一個預先給定的角度，圖1中θ和δ為兩個桿件的對應角。

謝伊涅爾仿圖儀比西爾維斯特仿圖儀多了一個輸出點，能夠做到同時有兩個點輸出，給出不同放縮倍數的兩個圖形，但是輸入圖形和兩個輸出圖形必須與固定點在一條直線上，或者說它們相互之間轉角必須為零或180度，圖2中p－p、q－q、n－n為輸入輸出點B、C、D點的示意軌跡。如果要求兩個輸出圖形與輸入圖形大小相等或近似，即放縮比例等于或接近于1時，三個圖形中至少要有兩圖形會重迭起來，這是因為在固定點兩邊的一條直線上只有兩個點的距離是相等的，其放縮比例等于1，因此只能在一個位置安排輸入圖形，另一個位置安排輸出圖形。如果要求再安排另外一個輸出圖形，則必然與原來的輸入或輸出圖形重迭，因此無法正常工作。

上述兩種仿圖儀各有自己的特點，也有自己的局限。

仿圖儀機構有很多實際應用，除了作為繪圖工具以外，它可以用來實現平面或空間機構的靜力平衡，也可以用來構建虛擬轉動中心機構（VCM），作為醫療器械用在外科手術中。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的是提出一種新型仿圖儀機構，以實現兩個輸出點輸出，且輸入圖形和兩個輸出圖形不必在一條直線上。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種新型仿圖儀機構，其包括四個連桿和一個機架，所述每個連桿有兩個鉸接點和一個外點，所述四個連桿通過其鉸接點鉸接串聯在一起，并形成封閉結構，四個連桿鉸接后的鉸接點分別位于平行四邊形的四個頂點，四個連桿中的任一連桿通過其外點與機架鉸接，其余三個連桿的任一外點作為圖形輸入點，另兩個外點分別作為圖形輸出點，四個連桿鉸接后的四個外點彼此相距最遠時，相鄰的外點與位于它們之間的鉸接點共線。

優選地，四個連桿鉸接后同一鉸接點到相鄰兩外點的距離的比值為1:4到1:1，或4:1到1:1。

所述連桿上兩個鉸鏈點與外點呈三角形分布。

在要求大比例放縮時，為避免連桿間的干涉，優選地，所述四個連桿分別安裝在四個相互平行的平面內。

本發明的新型仿圖儀機構比西爾維斯特仿圖儀多了一個輸出點；而對比謝伊涅爾仿圖儀，則其輸入點和輸出點不必分布在一條直線上，也就是說，輸出、輸入圖形間除了可以縮放，還可以旋轉一定的角度，因而可以有效地把輸入圖形和兩個輸出圖形分開，讓它們分別占用不同的繪圖或工作區域。

本新型仿圖儀機構除可對圖形進行放大縮小外，還可應用于機械的靜力平衡當中，使若干個構件在不同位置時其綜合質心固定不動，因而可以消除重力或慣性力對機構運動的影響。也可以作為改變轉動中心的機構，構建出一個虛擬轉動中心，用在外科手術當中。

附圖說明

圖1是西爾維斯特仿圖儀的結構示意圖；

圖2是謝伊涅爾仿圖儀的結構示意圖；

圖3是本發明實施例的仿圖儀機構的示意圖；

圖4是本發明實施例的仿圖儀機構的連桿尺寸關系示意圖；

圖5是利用本發明實施例的仿圖儀機構仿五角星的示意圖；

圖6是利用本發明實施例的仿圖儀機構對3個集中質量做靜平衡的示意圖。

具體實施方式

下文中將結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。