CN109291694A - 一种粉笔辅助书写装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种粉笔辅助书写装置，应用在文教用品领域，包括笔杆部、笔筒部和推进部；所述笔杆部与笔筒部固连；所述推进部与笔筒部可拆卸式连接。本发明可整体实现：1、粉笔不直接与手接触；2、粉笔书写时同步进行粉笔灰的吸收清除；3、保持粉笔与笔杆存在合理的角度，有利于提高舒适度以及实用性；4、结合粉笔前小后大的圆台状结构，电动均匀推出粉笔，且保证书写时粉笔的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于文教用品领域，具体涉及一种粉笔辅助书写装置。
背景技术
虽然目前电子课堂及电子黑板在教育界逐渐普及，但对于我国绝大部分教学课堂而言，仍是采用教师使用粉笔在黑板上书写板书的形式完成教学工作。教师长期指握粉笔进行书写，一堂课下来，手指上会挤满厚厚的一层粉笔灰，很不卫生，需要每次课后反复清洗。此外，课堂上书写板书时，粉笔灰也会四处飞扬，常年以往，教师们势必会吸入大量粉笔灰进身体，不利于身体健康，同时，教学环境也相对不够清洁。
专利CN104175750 B多功能气动粉笔笔公开的了一种可以解决粉笔直接与手指接触的问题的方案，但是，其结构存在两个有待进一步优化的问题：1、其采用的是气囊推进粉笔的方式，该方式推进粉笔的精度不可控，即不能在粉笔前端消耗后均匀的推出粉笔；2、粉笔是与笔杆完全平行设置的，而实际使用过程中，不难想象，教师握住笔杆后是很难将粉笔触碰到黑板完成书写作业的，实际可操作性低。
另外，现有技术中也有单独在黑板周向设置吸尘器的结构，来吸收粉笔书写时大量掉落的灰尘，然而，该种方式对黑板的结构改动较大，成本较高，当然，更重要的是，针对性不强。粉笔灰是由粉笔与黑板接触书写的过程中同步产生的，要想有针对性的，完全的吸收粉笔灰尘，最好的方案是在源头上解决问题，即，粉笔一开始书写时，产生的灰尘就立即被吸收掉。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种粉笔辅助书写装置，整体实现：1、粉笔不直接与手接触；2、粉笔书写时同步进行粉笔灰的吸收清除；3、保持粉笔与笔杆存在合理的角度，有利于提高舒适度以及实用性；4、结合粉笔前小后大的圆台状结构，电动均匀推出粉笔，且保证书写时粉笔的稳定性。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种粉笔辅助书写装置，包括笔杆部、笔筒部和推进部；所述笔杆部与笔筒部固连；所述推进部与笔筒部可拆卸式连接；
所述笔筒部包括筒体、弹簧、连接块、压块、吸尘管和吸尘器；
所述推进部包括壳体、推头、齿条、齿条推进机构；
所述笔杆部包括杆体、集尘抽屉和推进按钮；
粉笔平行筒体设置在筒体内，并保持与杆体形成夹角a；所述夹角a为105～115度；粉笔的前端伸出筒体；所述筒体前端内壁周向设有至少三根弹簧，每根弹簧自由端连接一个连接块，每个连接块相对粉笔一侧可转动连接有一个压块；所述压块对粉笔前端进行压紧；所述吸尘管有若干支管由筒体前端靠近粉笔前端处伸出，吸尘管的若干支管汇总接入吸尘器，吸尘器的排灰口指向设置于杆体内的集尘抽屉；所述推头与齿条均设置于壳体内，推头与齿条一端连接，另一端顶紧粉笔后端；所述齿条推进机构可推进齿条，进而使推头向前推进粉笔伸出筒体；所述推进按钮与齿条推进机构电性连接，以控制齿条推进机构推进齿条前进作业的通断。
优选的，所述齿条推进机构包括微型减速马达和第一齿轮；所述微型减速马达设置在壳体内，其输出轴与第一齿轮轴心处传动连接；所述第一齿轮与齿条啮合连接。
优选的，所述齿条推进机构包括微型马达、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮；所述微型马达设置在壳体内，其输出轴与第二齿轮轴心处传动连接；所述第二齿轮与第三齿轮啮合；所述第三齿轮与第四齿轮同轴连接；所述第四齿轮与齿条啮合连接；所述第二齿轮与第三齿轮直径比为1:3～5；所述第三齿轮与第四齿轮直径比为5～10：1。
优选的，所述齿条为柔性齿条；所述壳体内在齿条传动方向两侧设有导向块。
优选的，所述笔筒部上设有吸尘按钮；所述吸尘按钮与吸尘器电性连接，并可控制吸尘器吸尘作业的通断。
优选的，还包括电磁铁和压差电路；所述弹簧在水平方向，位于粉笔左右两侧各有一根，每根弹簧与筒体之间设有型号相同的压力传感器；所述电磁铁有两个两个且型号相同，分别与压力传感器电性连接；所述压力传感器内设应变片，以将压力大小输出为电信号反馈给对应电磁铁；所述压差电路包括连为电回路的电源、吸尘器、双向开关和双向接头；所述两个电磁铁对称设置于双向开关两侧；当两个电磁铁产生磁力相同时，双向开关均衡位于双向接头之间，压差电路断开；当两个电磁铁产生磁力不同时，双向开关偏向磁力较大一侧的双向接头，压差电路接通，吸尘器开始工作。
优选的，所述压块与粉笔之间设有一层PVC膜。
优选的，所述杆体底部开设有与手指手掌型面相匹配的内凹面，所述内凹面外表敷设一层磨砂层。
优选的，所述吸尘管位于筒体部分开设有若干吸尘口。
优选的，所述推进部与笔筒部通过设置在两者交接面处的卡扣/卡槽可拆卸式连接。
本发明的有益效果在于：
1、粉笔不直接与手接触，避免了书写时粉笔直接与手指接触导致的不卫生、难以清洗等问题。
2、粉笔书写时同步进行粉笔灰的吸收清除。
3、保持粉笔与笔杆存在合理的角度，有利于提高舒适度以及实用性。
4、结合粉笔前小后大的圆台状结构，电动均匀推出粉笔，且保证书写时粉笔的稳定性。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为实施例一整体结构示意图；
图2为图1中上部的局部放大示意图；
图3为推进部与笔筒部拆卸后结构示意图；
图4为实施例二结构示意图；
图5为实施例三结构示意图；
图6为实施例四结构示意图；
图7为压力传感器与粉笔压力接触原理图；
图8为压差电路示意图。
附图中标记如下：笔杆部1、杆体11、集尘抽屉12、推进按钮13、内凹面14、笔筒部2、筒体21、弹簧22、连接块23、压块24、吸尘管25、吸尘口251、吸尘器26、吸尘按钮27、PVC膜28、推进部3、壳体31、推头32、齿条33、导向块34、粉笔4、微型减速马达51、第一齿轮52、卡扣/卡槽6、微型马达71、第二齿轮72、第三齿轮73、第四齿轮74、电磁铁81、压力传感器82、压差电路9、电源91、双向开关92、双向接头93。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例一
如图1～3，一种粉笔辅助书写装置，包括笔杆部1、笔筒部2和推进部3；所述笔杆部2与笔筒部2固连；所述推进部3与笔筒部2可拆卸式连接；本实施例中是通过设置在两者交接面处的卡扣/卡槽6结构可拆卸式连接。
所述笔筒部2包括筒体21、弹簧22、连接块23、压块24、吸尘管25和吸尘器26；
所述推进部3包括壳体31、推头32、齿条33、齿条推进机构；
所述笔杆部1包括杆体11、集尘抽屉12和推进按钮13；
粉笔4平行筒体21设置在筒体21内，并保持与杆体11形成夹角a；所述夹角a为105～115度；粉笔4的前端伸出筒体21；所述筒体21前端内壁周向设有至少三根弹簧22，特别的，本实施例设有四根弹簧22，沿周向间隔90度均布设置。为方便看图，图1～图3中仅示出了上下方向间隔180度的两个弹簧22，前后方向两个弹簧22做了省略。每根弹簧22自由端连接一个连接块23，每个连接块23相对粉笔4一侧可转动连接有一个压块24；所述压块24对粉笔4前端进行压紧；所述吸尘管25有若干支管由筒体21前端靠近粉笔4前端处伸出，吸尘管25的若干支管汇总接入吸尘器26，吸尘器26的排灰口指向设置于杆体11内的集尘抽屉12；所述推头32与齿条33均设置于壳体31内，推头32与齿条33一端连接，另一端顶紧粉笔4后端；所述齿条推进机构可推进齿条33，进而使推头32向前推进粉笔4伸出筒体21；所述推进按钮13与齿条推进机构电性连接，以控制齿条推进机构推进齿条33前进作业的通断。
如图3，将推进部3与笔筒部2拆卸后，由图2中方式将粉笔4插装在筒体21内，教师手握杆体11，即可通过该装置将粉笔夹持住在黑板上书写，避免了书写时粉笔直接与手指接触导致的不卫生、难以清洗等问题。
同时，由于粉笔4与与杆体11形成夹角a，且夹角a为105～115度，相对于夹角为90度或180度等特殊情况，本实施例中，实际夹持粉笔书写时更加舒适，更具实用性。且105～115度的角度选择是经过实际模拟选择的较优的书写角度，当角度大于120度时，就会慢慢出现书写时粉笔单侧磨头严重的问题；当角度小于100度时，就会慢慢出现教师书写时手腕部过度弯曲的问题。
当粉笔4前端因为书写而磨损后，需要向前伸出推进粉笔时，安下推进按钮13，使齿条推进机构推进齿条33前进，进而推头32推进粉笔4前进。松开推进按钮13，推进停止。本实施例通过采用电动的方式均匀推出粉笔，相对气动或手动拉扯等方式，以及自动铅笔类步进的方式而言，连续性更好，更能根据实际出粉笔长度需求实现我自调节。
具体的，由于本装置整体结构较小，粉笔也不长(8～10cm)，因此推进机构推进的过程需要保证缓慢。本实施例中，齿条推进机构包括微型减速马达51和第一齿轮52；所述微型减速马达51设置在壳体31内，其输出轴与第一齿轮52轴心处传动连接；所述第一齿轮52与齿条33啮合连接。微型减速马达51由微型电机及齿轮箱进行集成组装而成，实现驱动和减速传动，满足本装置需求缓慢均匀推出粉笔的需求。
需要说明的是，本实施例所述的推进按钮13与齿条推进机构之间的电性控制方式，即推进按钮13与微型减速马达51之间的控制方式，由于其分别位于推进部3与笔杆部1，因此可采用无线控制方式，其为成熟的现有技术，故本申请不做赘述。同时，电性驱动也必然含有电源等结构，对于本领域技术人员而言，也是毫无疑问可以知晓的，因此在本申请说明书及附图中也不做赘述。
众所周知，已有的粉笔绝大部分为前小后大的圆台状结构，本实施例通过弹簧22、连接块23、压块24的巧妙设置，可以保证粉笔在往前推进的过程中，粉笔内径也会逐渐增大，通过弹簧22的收缩去适应内径的增大，并且，连接块23和压块24可转动连接，也可以适应粉笔外表面倾角在推进过程中的变化，保证压块24始终可以压紧粉笔4。由于筒体21前端内壁周向设有至少三根弹簧22，因此至少有三个压块24，即模仿了手指握粉笔时三指握紧的情况，进一步的，书写时，粉笔4后端还有推头32的顶紧作用，因此可以保证粉笔被夹持后书写的稳定性，稳定效果可以等同甚至优于手指握住粉笔书写的情况。
教师采用粉笔书写时，粉笔灰会同步产生，本装置中，控制吸尘器26开启工作的方式可以为手动式，也可以为自动式。本实施例中，控制方式为手动式，即笔筒部2上设有吸尘按钮27；所述吸尘按钮27与吸尘器26电性连接，并可控制吸尘器26吸尘作业的通断。即是在教师书写前，按下吸尘按钮27，吸尘器26开始工作。由于吸尘管25有若干支管由筒体21前端靠近粉笔4前端处伸出，因此可同步吸收清除粉笔书写时产生的粉笔灰，书写完成即清除完成，利于保持教学环境的清洁卫生。本吸收的粉笔灰落入集尘抽屉12内，再由集尘抽屉12取出后倾倒掉即可。
需要说明的是，本实施例所述的吸尘按钮27与吸尘器26之间的电性控制方式为成熟的现有技术，故本申请不做赘述。同时，电性驱动也必然含有电源等结构，对于本领域技术人员而言，也是毫无疑问可以知晓的，因此在本申请说明书及附图中也不做赘述。
综上，本实施例实现了：1、粉笔不直接与手接触；2、粉笔书写时同步进行粉笔灰的吸收清除；3、保持粉笔与笔杆存在合理的角度，有利于提高舒适度以及实用性；4、结合粉笔前小后大的圆台状结构，电动均匀推出粉笔，且保证书写时粉笔的稳定性。
进一步的，本实施例采用的压块24与粉笔4之间设有一层PVC膜28，如图2，PVC膜28膜具有光滑的特性，可以减轻推进粉笔过程中，压块24与粉笔4之间的摩擦，减少粉笔灰的产生以及粉笔的损耗。
进一步的，本实施例采用的杆体11底部开设有与手指手掌型面相匹配的内凹面14，方式教师的手握操作。内凹面14外表敷设一层磨砂层，可防止握住书写时的打滑。
进一步的，本实施例采用的吸尘管25位于筒体21部分开设有若干吸尘口251。由于推进粉笔的过程中，压块24难免会与粉笔外表面产生摩擦，因此必然在筒体21内会产生粉笔灰，而该设置则可将粉笔灰一并吸收清除。
实施例二
如图4，与实施例一的区别在于，本实施例中，齿条推进机构包括微型马达71、第二齿轮72、第三齿轮73和第四齿轮74；所述微型马达71设置在壳体31内，其输出轴与第二齿轮72轴心处传动连接；所述第二齿轮72与第三齿轮73啮合；所述第三齿轮73与第四齿轮74同轴连接；所述第四齿轮74与齿条33啮合连接；所述第二齿轮72与第三齿轮73直径比为1:3～5；所述第三齿轮73与第四齿轮74直径比为5～10：1。
简单来说，实施例一是采用已有的微型减速马达标件，微型减速马达由微型电机及齿轮箱进行集成组装而成，齿轮箱内由于采用了多级减速，因此整体质量相对较重，会给教师带来较大的握举压力，且标件不方便根据产品的实际减速需求进行调节。而本实施例中，采用微型马达71配合第二齿轮72、第三齿轮73和第四齿轮74，第二齿轮72、第三齿轮73和第四齿轮74则构成了减速机构，首先是可以根据齿轮直径的自由选择，确定减速配比。其次，自行组装的减速机构，可以通过将第二齿轮72、第三齿轮73和第四齿轮74采用薄片式齿轮，减轻减速机构的整体重量，进而减轻教师的握举压力。
实施例三
如图5，与实施例二的区别在于，本实施例中，齿条33为柔性齿条；所述壳体31内在齿条33传动方向两侧设有导向块34。柔性齿条为成熟的现有技术，其也可以与齿轮啮合实现传动，特点是其可以弯曲，以节省布设空间。由图1～4可以看出，直条状的齿条33非常占用壳体31的空间，导致整个粉笔辅助书写装置后端结构细长，显得累赘。在采用了柔性齿条后，可以如图5一样，大大节省壳体31的空间，不至于结构变得细长，不显累赘。当然，柔性齿条也可以应用到实施例一之中。
实施例四
如图6～8，与实施例一的区别在于，本实施例还包括电磁铁81和压差电路9，即本实施例控制吸尘器26开启工作的方式为自动式。
所述弹簧22在水平方向，位于粉笔4左右两侧各有一根，每根弹簧22与筒体之间设有型号相同的压力传感器82；与图1一样，弹簧22一共设有四根，沿周向间隔90度均布设置。但为方便看图，图6中也仅示出了上下方向间隔180度的两个弹簧22，以及配套的压力传感器82；前后方向两个弹簧22在图6中做了省略，对应的压力传感器82A和B也做了省略，但在图7中压力接触原理图中，示出了四个传感器(省略了弹簧等过渡传力结构)，当然主要起作用的是图6中未示出的前后方向的压力传感器82A和B，即图7中左右方向的A和B压力传感器。上下方向的压力传感器可用于压力的传感校正，其不为本实施例重点，故不对上下的压力传感器的功用细述。
所述电磁铁81有两个两个且型号相同，分别与压力传感器82A和B电性连接；所述压力传感器82内设应变片，以将压力大小输出为电信号反馈给对应电磁铁；所述压差电路9包括连为电回路的电源91、吸尘器25、双向开关92和双向接头93，如图8，整个压差电路布设在笔杆部1内，未详细示出；所述两个电磁铁81对称设置于双向开关92两侧；当两个电磁铁81产生磁力相同时，双向开关92均衡位于双向接头93之间，压差电路9断开；当两个电磁铁81产生磁力不同时，双向开关92偏向磁力较大一侧的双向接头93，压差电路9接通，吸尘器25开始工作。
当教师用粉笔在黑板上书写时，粉笔左右方向上的受力，从实际情况来讲，是不会均衡的(哪怕粉笔垂直向上或向下书写，人为操作时肯定不能实现完全的直上或直下，会存在左右方向的偏差)，因此A、B压力传感器82之间存在压力差，如上文描述，只要压力差存在，压差电路9就会被接通，吸尘器25就开始工作。真正实现了，粉笔书写的同时，吸尘作业也开始，不书写时，吸尘停止。
为避免书写完毕，将本装置平方在讲桌上时，A、B压力传感器因装置本身重力出现压力偏差导致压差电路9接通，可在压差电路9中接入一个总控开关，即不使用时，总控开关断开，即使压差存在，也无法接通。
本实施例只提供了一种实现压差接通电路的方式，当然，本领域技术人员也可采用其他方式实现，如直接采用压差传感器，再经过合理的结构布设改进，或是如CN105711702B公开的“一种以检测压力差值来实现转弯的两轮电动平衡车”中记载的利用压差获取行动数据的方式。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (10)
1.一种粉笔辅助书写装置，其特征在于：包括笔杆部、笔筒部和推进部；所述笔杆部与笔筒部固连；所述推进部与笔筒部可拆卸式连接；
所述笔筒部包括筒体、弹簧、连接块、压块、吸尘管和吸尘器；
所述推进部包括壳体、推头、齿条、齿条推进机构；
所述笔杆部包括杆体、集尘抽屉和推进按钮；
粉笔平行筒体设置在筒体内，并保持与杆体形成夹角a；所述夹角a为105～115度；粉笔的前端伸出筒体；所述筒体前端内壁周向设有至少三根弹簧，每根弹簧自由端连接一个连接块，每个连接块相对粉笔一侧可转动连接有一个压块；所述压块对粉笔前端进行压紧；所述吸尘管有若干支管由筒体前端靠近粉笔前端处伸出，吸尘管的若干支管汇总接入吸尘器，吸尘器的排灰口指向设置于杆体内的集尘抽屉；所述推头与齿条均设置于壳体内，推头与齿条一端连接，另一端顶紧粉笔后端；所述齿条推进机构可推进齿条，进而使推头向前推进粉笔伸出筒体；所述推进按钮与齿条推进机构电性连接，以控制齿条推进机构推进齿条前进作业的通断。
2.根据权利要求1所述的粉笔辅助书写装置，其特征在于：所述齿条推进机构包括微型减速马达和第一齿轮；所述微型减速马达设置在壳体内，其输出轴与第一齿轮轴心处传动连接；所述第一齿轮与齿条啮合连接。
3.根据权利要求1所述的粉笔辅助书写装置，其特征在于：所述齿条推进机构包括微型马达、第二齿轮、第三齿轮和第四齿轮；所述微型马达设置在壳体内，其输出轴与第二齿轮轴心处传动连接；所述第二齿轮与第三齿轮啮合；所述第三齿轮与第四齿轮同轴连接；所述第四齿轮与齿条啮合连接；所述第二齿轮与第三齿轮直径比为1:3～5；所述第三齿轮与第四齿轮直径比为5～10：1。
4.根据权利要求2或3所述的粉笔辅助书写装置，其特征在于：所述齿条为柔性齿条；所述壳体内在齿条传动方向两侧设有导向块。
5.根据权利要求1所述的粉笔辅助书写装置，其特征在于：所述笔筒部上设有吸尘按钮；
所述吸尘按钮与吸尘器电性连接，并可控制吸尘器吸尘作业的通断。
6.根据权利要求1所述的粉笔辅助书写装置，其特征在于：还包括电磁铁和压差电路；所述弹簧在水平方向，位于粉笔左右两侧各有一根，每根弹簧与筒体之间设有型号相同的压力传感器；所述电磁铁有两个两个且型号相同，分别与压力传感器电性连接；所述压力传感器内设应变片，以将压力大小输出为电信号反馈给对应电磁铁；所述压差电路包括连为电回路的电源、吸尘器、双向开关和双向接头；所述两个电磁铁对称设置于双向开关两侧；当两个电磁铁产生磁力相同时，双向开关均衡位于双向接头之间，压差电路断开；当两个电磁铁产生磁力不同时，双向开关偏向磁力较大一侧的双向接头，压差电路接通，吸尘器开始工作。
7.根据权利要求1所述的粉笔辅助书写装置，其特征在于：所述压块与粉笔之间设有一层PVC膜。
8.根据权利要求1所述的粉笔辅助书写装置，其特征在于：所述杆体底部开设有与手指手掌型面相匹配的内凹面；所述内凹面外表敷设一层磨砂层。
9.根据权利要求1所述的粉笔辅助书写装置，其特征在于：所述吸尘管位于筒体部分开设有若干吸尘口。
10.根据权利要求1所述的粉笔辅助书写装置，其特征在于：所述推进部与笔筒部通过设置在两者交接面处的卡扣/卡槽可拆卸式连接。
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