188435. lajstromszámú szabadalom • Ellipszis-rajzoló készülék
1 . 188 435 2 A találmány tárgya ellipszis-rajzoló készülék, amely előnyösen az iparban, a műszaki rajzolásban, az oktatásban vagy játékszerként alkalmazható. A mindennapi életben megszokott eszköz a körző, amely segítségével egy folyamatos mozdulattal kört tudunk rajzolni. Ellipszis rajzolására a körzőhöz hasonlóan egyszerű eszköz, illetve egy mozdulattal ellipszist rajzoló szerkezet azonban nem ismert. A 175 197 sz. magyar szabadalmi leírás olyan rajzoló szerkezetet ismertet, amely körből származtatott ellipszis megrajzolását az ún. körhagyótárcsa kétszeri beállításával képes csak elvégezni, tehát folyamatos mozdulattal az ellipszisnek csak egy része megrajzolható. Az 598 022, 568 123 és 572 817 sz. svájci szabadalmi leírásokban ismertetett készülékek képesek ugyan az ellipszis folyamatos megrajzolására, szerkezetük és kezelésük azonban bonyolult. Ugyanez mondható a 4 226 022, valamint a 4 244 106 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban leírt készülékekre, amelyek számos fogaskerék, sőt alakos fogaskerék, áttétel alkalmazása következtében az előállításban bonyolultak. A találmány célja olyan ellipszis-rajzoló készülék megszerkesztése volt, amely egyszerű, fogaskerekeket, alakos fogaskerekeket, áttételeket nem tartalmaz; ugyanakkor egyetlenegy folyamatos mozdulattal lehessen vele ellipszist rajzolni, és kezelése olyan egyszerű legyen, hogy egyszerűsített változatát játékszerként gyerek is kezelhesse. A fenti célt megvalósító ellipszis-rajzoló készüléket azon az elven szerkesztettük meg, hogy ha 2 db csúszkát csuklósán rögzítünk egy lécen, és a két csúszkát két, egymásra merőleges kényszerpályán mozgatjuk, a léc szabad vége ellipszist ír le. Ezt az 1. ábra segítségével mutatjuk be. A lécen elforgathatóan rögzített két csúszka először az A], illetve B, helyzetben, a léc szabad vége (amelyre ceruzát képzelhetünk) P, helyzetben van. Ha most az egyik csúszkát megfogjuk és elmozdítjuk, a pályára merőleges másik kényszerpályán a másik is mozog; az A2, A3, A4 pontokon, illetve B2, B3, B4 pontokon áthaladó csúszkákkal összekötött léc szabad vége pedig a Pl5 P2, P3, P4 pontok mentén ellipszist rajzol. Annak bizonyítására, hogy a rajzolt görbe valóban ellipszis, az alábbi eszmefuttatás alkalmas. Az A2 és B2 közötti távolság legyen, a, a B2 és P2 közötti távolság legyen b. Tekintettel arra, hogy az A csúszka csak a függőleges (y) tengely, a B csúszka csak a vízszintes (x) tengely mentén mozoghat, a P pont x és y koordinátáira a következő kifejezéseket kapjuk (a = lécnek az y tengellyel bezárt szöge) x = a • cos a y = b ■ sin a A két kifejezés négyzetre emelve és az ismert sin2a = 1—cos2a trigonometriai azonosságot kihasználva az y2 = bd-^) kifejezéshez jutunk, amely némi átrendezés után az ^ = z! = i a2 b2 alakot veszi fel, ami nem más, mint az ellipszis egyenlete. A fentiek alapján találmányunk tárgya ellipszisrajzoló készülék. A készülékre jellemző, hogy két, egymásra merőleges kényszerpályán mozgatható csúszkája van, amelyek egymástól beállítható, de beállítás után rögzített távolságban csuklósán egy lécre erősítve helyezkednek el, és a léc szabad vége -ajzolóeszközt hordoz. Itt jegyezzük meg, hogy csúszkán bármely olyan szerkezeti elemet értünk, amely egy irányban akadálytalanul mozoghat. A csúszka lehet csap, hasáb, 'uratban mozgó dugattyú stb., lényeges csupán az egyirányú, azaz kényszerpályán-történő mozgás. Csuklós rögzítéserHtt minden olyan rögzítést értünk, amely nem képes nyomatéket átadni; szükséges ugyanis, hogy a csúszka, míg egyenesen halad, a léchez viszonyítottan elforgatható legyen, de mozgásirányban ne tudja változtatni a helyét, mert a két csúszka közötti távolság - egyszer beállítva - nem változhat. A találmány szerinti elipszis-rajzoló készülék egy igen egyszerű kiviteli alakjá t a 2. ábra segítségével ismertetjük. A készülék 1 házában a kényszerpályák 4, 5 furatként vannak kialakítva, és a furatokban 2 és 3 csúszkák mozgathatók. A 2, 3 csúszkákat 6 léc köti össze, amely szabad végén 7 rajzolóeszközt (jelen esetben ceruzát) hordoz. A szerkezeti elemek anyaga lehet fém, fa, műanyag. A rajzoló eszköz lehet ceruza, filctoll, golyóstollbetét, de lehet tűszerű karcoló eszköz is, amellyel például műanyaglapon ellipszist lehet jelölni. A 3. ábra a találmány szerinti készülék egy további lehetséges kiviteli alakját mutatja. A kényszerpályák itt kör keresztmetszetű 8, 9 furatként vannak kiképezve, és a furatokban 10, 11 dugatytyúk helyezkednek el csúszkaként. Az 1 ház egy része a rajzon hiányzik, hogy be lehessen nézni. A dugattyúk kis csappal rendelkeznek, amely a 12 lyukléc furataiba illeszthető. A 3a. ábra a lyuklécet felülnézet ben mutatja. A készülék az alábbiak szerint működik: attól függően, milyen ellipszist (lapost vagy gömbölyűt) akarunk rajzolni, megválasztjuk a 10; 11 dugattyúk helyét a 12 lyuklécen (a 3a. rajzon az egyszerűség kedvéért a lyukakat csak a léc elejére és végére rajzoltuk, de a lyuksor végig megy az egész lécen). A dugattyú csapját a megválasztott helyen lévő lyukba illesztjük úgy, hogy a lyuklécet felülről a csapokra helyezzük. Most a dugattyúk egymáshoz viszonyított helyzete rögzített, ugyanakkor a léc a csap körül el tud fordulni. A 12 lyukléc végén levő furatba rajzolóeszközt helyezünk, megfogjuk a léc végét és egyszer körülforgatjuk 360°-os szögben. Nem szükségszerű, hogy a ház lapos legyen és a rajzolni kívánt ellipszis közepén helyezkedjen el. A 4. ábrán olyan kiviteli alakot mutatunk be, amelynek 13 lába és ebből kiinduló 14 karja van, és a kar végére van erősítve a rajzoló szerkezet. Ennek a megoldásnak az az előnye, hogy kiküszöböli a holtteret (a 3. ábra szerinti készülékkel példáu! a háznál kisebb ellipszist nem lehet rajzolni). A kényszerpálya itt T-alakú 15 horonyként van kiképezve azért, hogy fentről tartsa a rajzoló szerkezetet. A két csúszka közötti távolság a 16 és 17 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
