ПРИБОР ДЛЯ ШТРИХОВАНИЯ
HATCHING DEVICE

Изобретение относится к устройствам механизации чертежных работ и может быть изготовлено в домашних условиях и использовано учащимися старших классов школ и средних учебных заведений, а также лицами пожилого возраста, занимающимися любительским конструированием, разработкой рационализаторских предложений и изобретений, но не владеющими компьютерной технологией черчения.
Известно чертежное приспособление для штрихования согласно патенту №10240, класс 70е, 11, выданному 29 июня 1929 г. Оно состоит из привинченной к одной из сторон треугольника плоской планки с выступом, на которую сверху наложена другая планка коробчатого сечения также с выступом, охватывающая сторону треугольника своими закраинами. В отверстие выступа плоской планки вставлен винт, проходящий другим своим концом через отверстие в выступе, установленном на коробчатой планке. На этот винт надета пружина, которая раздвигает выступы обеих планок друг от друга. Планка коробчатого сечения в средней части имеет ушки с отверстиями, в которые вставлена тонкая ось, на которой может вращаться рычажок с пальцем, входящим в отверстие на этой же планке. Плоская планка соединена с треугольником с помощью двух винтов с гайками. Эти винты с планкой могут перемещаться в направляющих прорезях планки коробчатого сечения. Расстояние между линиями штрихования (шаг) регулируется посредством винта, проходящего через оба выступа.
Нанесение штриховых линий согласно приведенному в патенте описанию производится следующим образом: «При нажиме на рычажок 7 с пальцем 8 коробчатая планка прижимается к бумаге, а палец 8 подвинет на некоторое расстояние плоскую планку 10 и треугольник. Затем на бумаге проводится линия и рычажок опускается, вследствие чего планка под действием пружины 14 отойдет в прежнее положение, после чего следующий нажим на рычажок 7 снова подвинет треугольник и т.д».
Приведенное выше описание работы рассматриваемого штрихового приспособления представляется недостаточным для понимания успешности его использования. При нажатии на указанный рычажок движение всего приспособления может быть непредсказуемым, так как оно ничем не удерживается. Очевидно для целенаправленного движения треугольника необходима рейсшина или линейка. Далее. После нажатия на палец он останется в опущенном состоянии, так как приспособления, возвращающего его в исходное приподнятое состояние, патентом не предусмотрено.
Рассматриваемое приспособление не имеет никаких шкал. Поэтому оно не позволяет быстро и качественно настроить процесс штриховки при черчении сложных узлов из многих деталей и с многими видами и разрезами, когда в соответствии с правилами черчения одна и та же деталь на каждом виде должна иметь одинаковые параметры штриховки: угол наклона штриховых линий, шаг штриховки, направление подъема штриховых линий (слева направо или справа налево).
Известно и другое приспособление для штрихования (см. патент на изобретение №12846, класс 70 е, 11, опубликован 31 января 1930 г.). В указанном приспособлении во внутренний вырез треугольника вставляется штриховое приспособление, состоящее из стержня с винтовой нарезкой (резьбой) и навинченных на него двух ограничителей хода треугольника. Один из этих ограничителей имеет глухое отверстие с резьбой и стационарно закреплен на одном из торцов стержня. Другой ограничитель имеет сквозное отверстие с резьбой и может перемещаться на оставшейся свободной части стержня. Использование этого приспособления возможно только совместно с рейсшиной или линейкой. Процесс штрихования происходит следующим образом. Сначала треугольник устанавливается под нужным углом на рейсшину или линейку. Далее на штриховом приспособлении посредством перемещения подвижного ограничителя на стержне устанавливается требуемый шаг штриховки, после чего оно укладывается во внутренний вырез треугольника. Потом левой рукой, удерживая всю систему (рейсшину, треугольник и приспособление для штрихования) в следующем состоянии: безымянным и средними пальцами прижимают ограничитель с глухим резьбовым отверстием, указательным пальцем прижимают подвижный ограничитель, мизинцем - треугольник, а большим пальцем и кистью - рейсшину. Другой рукой проводят по ребру треугольника первую штриховую линию. Затем мизинец снимают с треугольника и подвигают приспособление вплотную к правому краю выреза, придерживая правой рукой треугольник. После этого правой рукой (продолжая держать в ней пишущее орудие) придвигают треугольник опять вплотную к ограничителю с глухим отверстием и по этому же ребру треугольника проводят следующую штриховую линию и т.д.
Недостатки этого приспособления. Для него требуется треугольник со сквозным треугольным отверстием, имеющим стороны, параллельные наружным сторонам треугольника. Однако большинство изготовляемых в настоящее время треугольников имеют вырезы в форме круга или эллипса либо имеют перегородки, разбивающие эти вырезы на несколько вырезов меньших размеров. При использовании прибора задействованы все пять пальцев одной руки для удержания треугольника и ограничителя от перемещений в процессе нанесения линий, что представляется крайне неудобным в процессе практической работы.
Как и в вышеприведенном приспособлении по патенту на изобретение №10240 представляется сложной подготовка приспособления к штриховке, так как нет шкалы для выбора требуемого шага штриховки. Вначале нужно вынуть штриховое приспособление из внутреннего выреза треугольника, покрутить на стержне как гайку подвижный ограничитель в ту или иную сторону для установки нужного шага штриховки, проверить на отдельном листе его действительную величину и только после этого можно пользоваться для окончательной штриховки.
Когда по правилам черчения требуется проведения штриховых линий под разными углами, потребуется либо второе штриховальное приспособление в комплекте с треугольником, либо снятие его с предыдущего треугольника и установка его на нужный в данный момент новый треугольник.
Известен более совершенный прибор для штрихования - см. авторское свидетельство на изобретение №338422, опубликованное 16 июня 1972 г. Прибор выполнен в виде смонтированной в корпусе подвижной круглой штанги, несущей чертежную линейку, перемещающуюся с помощью надетого на нее подпружиненного рычага. Кроме того, в этом же корпусе смонтирован параллельно подвижной штанге подвижный стержень, на который надеты симметрично расположенные два рычага. Один из этих рычагов взаимодействует с рычагом подвижной штанги и лимб-упором, закрепленным на корпусе, и предназначен для перемещения стержня в направлении, обратном движению штанги, а другой рычаг взаимодействует с другим лимбом-упором, также закрепленным на корпусе, и предназначен для перемещения стержня в направлении движения штанги.
С помощью указанного прибора можно наносить штриховые линии как с заданным постоянным расстоянием между ними, так и с переменным расстоянием. Недостатком указанного прибора является сложность конструкции. Его изготовление возможно только в условиях промышленного производства, так как требуется проведение точных и сложных токарных и фрезерных работ по изготовлению лимб-упоров, сложного по конструкции корпуса, длинной подвижной штанги и других узлов. Соответственно сложности изготовления возрастает и стоимость его изготовления и приобретения.
Недостатком прибора также являются его большие габариты и неудобство хранения в обычных домашних условиях.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому прибору является штриховой прибор, описание которого приведено в статье «Чертежные приспособления. Лекала. Чертежные доски» - источник в Интернете
.
Прибор состоит из обычного деревянного треугольника и обыкновенной линейки, имеющих примерно одинаковую толщину. В один из катетов прямоугольного треугольника вбивается кончик швейной иглы. Выступающая часть иглы должна быть длиной около 4 мм.
На одной из сторон линейки делается несколько прямоугольных вырезов глубиной примерно 5 мм и разной длины с учетом предполагаемых расстояний между штриховыми линиями и толщины вбитой в угольник иглы.
Нанесение штриховых линий осуществляется следующим образом. Угольник устанавливается на чертеж с таким расчетом, чтобы перекрыть зону намечаемой штриховки. При последовательном перемещении угольника до упора иглы в противоположную сторону выреза в линейке и линейки до упора ее в иглу угольника гипотенуза угольника каждый раз смещается на равные расстояния от ранее проведенной линии. Таким образом можно наносить штриховые линии под разными углами к горизонту. Как видно из приведенного рассмотренный прибор простой и его легко можно изготовить в домашних условиях. Однако он имеет и существенные недостатки. Для его изготовления требуются только деревянные треугольники с толщиной не менее 2,5-3 мм, поскольку в него вбивается конец швейной иглы толщиной около 1 мм. Однако в настоящее время промышленность изготовляет более практичные пластмассовые треугольники толщиной не более 1,5-2,5 мм. Забить в такие треугольники иглу практически невозможно (она сразу сломается). Если же предварительно просверлить отверстие сверлом малого диаметра и потом попытаться вбить иглу, то из-за малой толщины треугольника разрушатся его боковые стенки в районе иглы.
Треугольник с вбитой иглой практически непригоден для последующего своего основного применения. Аналогичный недостаток относится и к линейке. Чтобы производить штриховку с разными расстояниями между штриховыми линиями, необходимо сделать в ней не менее 3-5 вырезов для работы с прямоугольным равнобедренным треугольником с углом наклона катетов 45 градусов и столько же вырезов для работы с прямоугольным треугольником с углом наклона катетов 30 и 60 градусов. Использовать такую линейку по своему основному назначению (рисование прямых линий) также невозможно.
Задачей изобретения является создание простого и более удобного в работе прибора для штрихования, изготовление которого не связано с использованием токарных и фрезерных станков и доступно в домашних условиях широкому кругу пользователей этого прибора, в том числе учащимся старших классов школ и средних учебных заведений, а также лицам пожилого возраста, не владеющими компьютерной технологией черчения, но занимающимися любительским конструированием, разработкой рацпредложений и патентов на изобретения.
Существенными отличиями заявленного технического решения от прототипа и аналогов являются:
- использование в приборе прямоугольных треугольников, изготовленных из различных материалов, с вырезами различных форм и совсем без вырезов;
- использование в приборе вместо конца швейной иглы специального штифта, жестко закрепленного одним концом к треугольнику с помощью металлической пластины и пластмассовой рейки, а другим свободным концом консольно вертикально вниз входящим в зазор между щеками неподвижного и подвижного ограничителей движений треугольника;
- возможность применения использованных в приборе треугольников в любое время по своему основному назначению;
- использование в направляющем элементе вместо линейки простой пластмассовой пластины прямоугольной формы;
- оснащение прибора двумя шкалами, позволяющими заранее производить установку нужного шага штриховки с высокой точностью;
- оснащение прибора специальным механизмом стопорения подвижного ограничителя движений треугольника для предотвращения его случайного перемещения и нарушения выбранного типа штриховки;
- оснащение прибора специальной таблицей пересчета, позволяющей просто и быстро установить зазор между щеками ограничителей в зависимости от угла наклона штриховых линий, не прибегая при этом к использованию другой справочной технической литературы.
Сущность изобретения поясняется прилагаемыми чертежами, где:
- на фиг. 1 изображен общий вид прибора, вид сверху;
- на фиг. 2, 3, 4 - общий вид треугольника с выступом: вид спереди, сверху и в разрезе А-А;
- на фиг. 5, 6, 7 - общий вид направляющей пластины: вид спереди, сверху и в разрезе Б-Б;
- на фиг. 8 - общий вид фигурной пластины механизма стопорения подвижного ограничителя движений треугольника;
- на фиг. 9 - общий вид трубчатой стойки механизма стопорения подвижного ограничителя движений треугольника;
- на фиг. 10 - общий вид направляющей пластины со шкалой с миллиметровыми делениями и таблицей пересчета зазора между щеками ограничителя в зависимости от угла наклона штриховых линий;
- на фиг. 11, 12 - общий вид и разрез В-В подвижного ограничителя движений треугольника со шкалой для учета десятых долей миллиметра;
- на фиг. 13 - общий вид и разрез Г-Г прямоугольного треугольника с углами наклона катетов 30 и 60 градусов с отверстиями для крепления выступа в форме штифта.
Прибор включает в себя два основных узла: треугольник с штифтом и направляющую пластмассовую пластину с установленными на ней двумя шкалами для отсчета величины зазора между щеками неподвижного и подвижного ограничителей движения треугольника, таблицей пересчета этого зазора в зависимости от угла наклона штриховых линий к горизонту и механизмом стопорения подвижного ограничителя движения треугольника.
Чаще всего штриховые линии наносятся под углом 45 градусов к горизонту. Поэтому на прилагаемых чертежах прибор показан в комплекте с прямоугольным равнобедренным треугольником, позволяющим наносить штриховые линии под этим углом с направлением их наклона как слева направо, так и справа налево.
Металлическая пластина 3 жестко соединена с штифтом 4 (посредством сварки, резьбовым или заклепочным соединением). Эта пластина имеет по краям два резьбовых отверстия. С помощью винтов с потайной головкой 14, ввинчиваемых в эти отверстия, эта пластина соединена с пластмассовой или ламинатной рейкой 2, которая с свою очередь сочленяется с треугольником 1 с помощью винтов с потайной головкой 12 и гаек 13. Для удобства перемещения всего этого узла при черчении по чертежу пластина 3 сверху снабжена ручкой 15. Как видно из фиг. 2, 3, 5 штифт своим свободным концом установлен консольно по отношению к ребру треугольника 1 и обращен вниз. При этом он немного (на 3-5 мм) не доходит до уровня верхней плоскости треугольника. Это необходимо для того, чтобы штифт 4, находясь в процессе черчения внутри зазора между ограничителями движения треугольника, не касался верхней плоскости направляющей пластмассовой пластины 5 и не препятствовал свободному перемещению этой пластины и треугольника.
На направляющей пластмассовой пластине 5 (далее направляющей пластине 5) размещены: неподвижный ограничитель движения треугольника, подвижный ограничитель движения треугольника, механизм стопорения подвижного ограничителя движения треугольника, шкала с миллиметровыми делениями (справа в центре) и таблица пересчета величины зазора между щеками ограничителей в зависимости от угла наклона штриховых линий к горизонту (в левом нижнем углу) Указанные выше шкала и таблица могут быть фабрично нанесены на этой пластине, либо быть выполнены как отдельные элементы и потом закреплены на этой пластине с помощью клея или иным способом.
Устройство подвижного ограничителя движений треугольника (далее подвижного ограничителя) видно из фиг. 11 и 12. Его основу представляет Г-образная металлическая пластина 8, которая имеет в центре продольную прорезь. К этой пластине с помощью заклепок 17 (или иным способом) прикреплены две металлические пластины 12 и 16, к свободным концам которых с помощью винтов с потайной головкой 25 прикреплена пластина 24, на центральной части которой нанесены поперечные линии (шкала 10) в количестве 10 штук при общей длине участка с делениями, равной 19 мм. Таким образом цена одного деления составляет 1,9 мм.
Устройство механизма стопорения подвижного ограничителя видно из фиг. 5, 6, 7, 8, 9. Оно состоит из металлической пластины 19, имеющей три отверстия с резьбой. Два крайних отверстия служат для крепления этой пластины к направляющей пластине 5 с помощью винтов с потайной головкой 20, на которые сверху надеты трубчатые стойки со срезами в нижней части 22 (см. фиг. 9).
Монтаж механизма стопорения подвижного ограничителя производится в следующей последовательности. Сначала винты 20 пропускаются снизу через отверстия 27 в направляющей пластине 5, потом на эти винты укладывается через продольную прорезь подвижный ограничитель 8, потом на винты 20 надеваются трубчатые стойки 22 таким образом, чтобы их боковые срезы оказались внутри продольной прорези подвижного ограничителя 8, далее между трубчатыми стойками укладывается фигурная пластина 23 (фиг. 8), после чего винты 20 ввинчиваются в отверстия пластины 19. Высота (длина) трубчатых стоек 22 должна на 3-5 мм превышать общую толщину подвижного ограничителя 8 и фигурной пластины 23. При полностью ввинченных винтах 20 в пластину 19 фигурная пластина 19 должна иметь свободу перемещения как по высоте, так и по ширине.
Выполнение этого условия необходимо для того, чтобы при небольшом выкручивании стопорного винта 21 ничто не препятствовало свободному перемещению подвижного ограничителя 8 по всей длине его продольной прорези. Место размещения шкалы с миллиметровыми делениями 9 на направляющей пластине 5 определяется следующим образом. По ширине - шкала должна находиться вблизи шкалы 10 подвижного ограничителя и быть ей параллельной. По длине - при помещении штифта 4 (или деревянного брусочка с толщиной, равной толщине штифта) между щеками обоих ограничителей движения треугольника и плотном прижатии этих щек к штифту (или деревянному брусочку) первое деление шкалы 10 должно совпасть с первым (нулевым) делением шкалы 9.
Технология пользования шкалами 9 и 10 аналогична технологии, используемой в штангенциркулях. Целые миллиметры исчисляются по шкале 9 по ее делениям, находящимся до первого деления шкалы 10, сочлененной с подвижным ограничителем 8. Десятые доли миллиметра исчисляются по делениям шкалы 10, совпадающим с делениями шкалы 9. Если, например, совпало второе деление, то это означает две десятых миллиметра, если совпало девятое деление, то это означает девять десятых миллиметра и т.д.
Таблица 6 предназначена для установления величины зазора между щеками ограничителей в зависимости от угла наклона штриховых линий к горизонту и шага штриховки, поскольку она зависит от обоих этих параметров. Шаг штриховки указан в целых миллиметрах (по ГОСТ 2.306-68 он установлен от 1 до 10 мм). С учетом этого требования и учитывая тригонометрическую зависимость (в виде синуса угла наклона линий штриховки к горизонту) величина зазора между щеками ограничителя указана в таблице 6 с точностью до десятых долей миллиметра. Наличие шкал 9 и 10 позволяет устанавливать зазор с такой точностью.
Неподвижный ограничитель движения треугольника 7 представляет собой металлическую пластину, имеющую два отверстия с резьбой (см. фиг. 5, 6). Один конец пластины загнут под углом 90 градусов. Короткая загнутая часть пластины представляет собой щеку, в которую при черчении упирается штифт 4, соединенный с треугольником 1. Винтами с потайной головкой 11 ограничитель соединен с направляющей пластиной 5, имеющей отверстия 26.
На фиг. 13 представлен треугольник, подготовленный к использованию в предлагаемом приборе для нанесения штриховых линий под углом 30 или 60 градусов к горизонту. Необходимость в такой штриховке согласно требованиям ГОСТ 2.306-68 возникает когда линии штриховки будут совпадать по направлению с линиями контура или осевыми линиями. Как видно из фиг. 13 подготовка треугольника сводится к сверлению в нем только четырех отверстий и никак не снижает его потребительских свойств. Он может быть использован и без штрихового прибора. При прикреплении штифта к длинной стороне треугольника (гипотенузе) можно производить штриховку наклонными линиями. При прикреплении штифта к короткому катету треугольника прибор удобно использовать для нанесения вертикальных и горизонтальных линий. Необходимость в таких линиях возникает, когда по правилам черчения на чертеже вместе с изображениями изделия требуются помещать разного рода таблицы, как, например, таблицы параметров зубчатых колес и червяков (ГОСТ 2.405-68, ГОСТ 2.406-68), содержащие как вертикальные, так и горизонтальные линии с определенными расстояниями между ними.
Нанесение штриховых линий с помощью предлагаемого прибора производится следующим образом. Стопорный винт 21 механизма стопорения подвижного ограничителя выкручивается на высоту 2-3 мм и подвижным ограничителем 8 по шкалам 9 и 10 и таблице пересчета 6 устанавливается нужный зазор между щеками обоих ограничителей. Затем подвижный ограничитель с помощью стопорного винта 21 фиксируется для исключения возможности его перемещения. После этого треугольник 1 со штифтом помещается на участке чертежа, на котором требуется наносить штриховку. При этом торец треугольника со штифтом должен быть установлен по горизонтали. После этого вплотную к треугольнику 1 подвигается направляющая пластина 5 с ограничителями 7, 8 таким образом, чтобы штифт 4 вошел в зазор между щеками этих ограничителей. Перед нанесением первой линии штифт 4 должен плотно прикасаться к щеке подвижного ограничителя 8. Пользователь, удерживая одной рукой весь прибор от перемещений, другой рукой наносит первую линию штриховки вдоль одного из свободных торцов треугольника. Потом, удерживая треугольник 1 в неподвижном состоянии, пользователь перемещает направляющую пластину 5 до соприкосновения штифта 4 с щекой неподвижного ограничителя 7, после чего, удерживая от перемещения направляющую пластину 5, он перемещает треугольник 1 до соприкосновения штифта с щекой подвижного ограничителя. Удерживая опять в неподвижном состоянии весь прибор (треугольник 1 и направляющую пластину 5), пользователь проводит следующую линию штриховки. Нанесение всех последующих линий штриховки производится аналогичным способом.
Изготовлен опытный образец предлагаемого прибора и проведено его опробование, которое показало возможность его изготовления в домашних условиях. Он не содержит многих недостатков, указанных в известных приборах, - аналогах и прототипе, а также обеспечивает возможность использования его в повседневной жизни, например, для быстрой разлиновки простой бумаги при написании каких-либо документов (писем, перечней покупок, планов мероприятий и др.).