CN110550308A - 一种具有防漏装功能的数学学习教具及基于其的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有防漏装功能的数学学习教具及基于其的控制方法，其中，本具有防漏装功能的数学学习教具包括：盒体，其凹陷形成容纳腔；盒盖，其一侧与盒体铰接，其另一侧通过锁紧装置与盒体可拆卸连接；以及夹紧装置，其安装在容纳腔内，夹紧装置用于夹紧待夹紧尺子。具有防漏装功能的数学学习教具及基于其的控制方法，解决现有技术中因米有对尺子进行夹紧而导致在运输等过程中尺子损坏问题。

Description

一种具有防漏装功能的数学学习教具及基于其的控制方法

技术领域

本发明涉及教学用设备，具体涉及一种具有防漏装功能的数学学习教具及基于其的控制方法。

背景技术

中国专利公开了一种公开号为CN108335582A的多功能数学学习教具及其控制方法，其中，教具包括形状为长方体结构的教具存放箱和存放箱盖体，教具存放箱的其中一条长边的边缘中心开设有U形槽，存放箱盖体的其中一条长边的边缘中心设有连接块，连接块通过销钉转动连接在U形槽内，存放箱盖体由骨架板和对称贴合在骨架板双面上的透光白板构成，骨架板上等间距设置有多条贯穿骨架板双面的条形槽，透光白板与骨架板将条形槽分割成多个密闭的空间。虽然能够实现数学学习用尺子的安装放置，但是该教具存在以下缺点：

第一，由于尺子放在存放箱内后没有夹紧，在运输或移动等过程中尺子与盖体会发生碰撞而导致尺子损坏，降低了尺子的使用寿命；

第二，由于没有实现对每个尺子的安装位置进行检测等工作，导致无法检测是否有尺子遗漏没有放入，导致漏放情况容易存在。

发明内容

本发明要提供一种具有防漏装功能的数学学习教具及基于其的控制方法，解决现有技术中因米有对尺子进行夹紧而导致在运输等过程中尺子损坏问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明首先提供一种具有防漏装功能的数学学习教具，包括：

盒体，其凹陷形成容纳腔；

盒盖，其一侧与盒体铰接，其另一侧通过锁紧装置与盒体可拆卸连接；以及

夹紧装置，其安装在容纳腔内，夹紧装置用于夹紧待夹紧尺子。

本发明还提供一种数学学习教具控制方法，包括如下步骤：

S1、调节锁紧装置，将盒盖从盒体上打开；

S2、旋转压紧臂，使得压紧臂与位于支撑槽内时尺子的通孔对准，将尺子从支撑槽中拿出，此时限位块位于第二空腔内，且限位块与导向槽不对准；此过程中，第一指示装置输出的电平由高到低，同时第二指示装置一直输出低电平信号，控制器通过第一指示装置和第二指示装置获得尺子被拿走的信号；

S3、控制器通过开关装置控制限转装置运动，限转装置限制盒盖相对盒体转动，等待尺寸放回支撑槽；

S4、人为判断是否有尺子丢失，若有尺子丢失，则不放入尺子直接执行步骤将丢失尺子对应的压紧臂旋转，实现在第一弹簧弹力下升降杆下降，连接片将正极片和负极片接通，第二指示装置持续输出高电平信号；若没有尺子丢失，则进行步骤S5；

S5、人为将每块尺子放回支撑槽，包括如下步骤：

S51、旋转压紧臂，使得压紧臂与位于支撑槽内时尺子的通孔对准，且保持限位块位于第二空腔内，第二空腔内壁支撑限位块；

S52、松开压紧臂后，将尺子的通孔与压紧臂对准，使得压紧臂穿过尺子的通孔，将尺子置入支撑槽内；

S53、旋转压紧臂，使得限位块与导向槽对准，保持此状态；

S54、松开压紧臂，第一弹簧拉动升降杆下降，压紧臂压紧在位于支撑槽内的尺子上，保持此状态；

S6、第一指示装置保持输出高电平信号，控制器通过第一指示装置判断是否已经安装除了丢失尺子以外的所有尺子，如果是，则执行步骤S7；如果否，则不执行任何操作；

S7、限转装置释放盒盖；

S8、旋转盒盖，将盒体盖上；

S9、调节锁紧装置，将盒盖与盒体锁定。相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

通过设置夹紧装置，实现了对盒体内的各个尺子进行夹紧，避免了尺子随意移动过程中与盒盖发生碰撞而导致尺子损坏，提高了对尺子的保护。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为具有防漏装功能的数学学习教具的结构示意图；

图2为每个夹紧装置处的剖视图；

图3为每个限转装置处的剖视图。

附图标记：盒体1、盒盖2、夹紧装置3、支撑槽31、安装柱32、压紧臂33、升降杆34、限位块35、旋转座36、第一弹簧37、第一指示装置4、第一导电头41、第二导电头42、第三弹簧43、第四弹簧44、第二指示装置5、第一导电片51、第二导电片52、连接片、限转装置6、壳体61、电磁铁62、永磁铁63、滑动座64、移动杆65、第二弹簧66、齿环67、齿轮68、尺子7。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述：

如图1至图3所示，本发明提出了一种具有防漏装功能的数学学习教具，包括：

盒体1，其凹陷形成容纳腔；

盒盖2，其一侧与盒体1铰接，其另一侧通过锁紧装置与盒体1可拆卸连接；以及

夹紧装置3，其安装在容纳腔内，夹紧装置3用于夹紧待夹紧尺子7。

为了实现对各个尺子7的夹紧，对应每个尺子7都有一个夹紧装置3，夹紧装置3至少有两个。

为了设计结构简单的夹紧装置3，夹紧装置3包括：支撑槽31、安装柱32、压紧臂33、升降杆34、限位块35、旋转座36以及第一弹簧37，盒体1内开设有第一空腔，安装柱32内开设有第二空腔，安装柱32立于容纳腔底部内壁上，安装柱32固定之支撑槽31，支撑槽31用于放置尺子7，支撑槽31背离安装柱32一侧安装有压紧臂33，压紧臂33固定至升降杆34一端，升降杆34另一端穿过第二空腔后伸入至第一空腔内，升降杆34上安装有位于第一空腔内的旋转座36，旋转座36能相对升降杆34旋转，升降杆34能相对支撑槽31、安装柱32以及盒体1转动，升降杆34与安装柱32之间通过摩擦限制转动，升降杆34冒出支撑槽31的端部安装有压紧臂33，压紧臂33用于将尺子7压紧在支撑槽31内，在升降杆34上安装有限位块35，限位块35能在第一空腔和第二空腔内旋转，在安装柱32上开设有将第一空腔和第二空腔连通的导向槽，限位块35不能再导向槽内围绕升降杆34中心线旋转，升降杆34连接至第一弹簧37一端，第一弹簧37另一端固定至第一空腔内壁，在第一弹簧37弹力下能保持压紧臂33在位于支撑槽31内的尺子7上。实现了在安装时旋转压紧臂33的位置能在保证支撑槽31与尺子7对准的同时尺子7供压紧臂33穿过，从而旋转压紧臂33的位置，使得压紧臂33能够旋转到偏离尺子7通孔的位置，最终在第一弹簧37弹力下压紧臂33将尺子7压紧在支撑槽31内。避免了尺子7在支撑槽31内随意移动时损坏，提高了对尺子7的防护。

为了实现防漏放尺子7的功能，实现在所有尺子7放置到位后才可以关闭盒体1，该具有防漏装功能的数学学习教具还包括：

第一指示装置4，其用于检测压紧臂33是否与位于支撑槽31内的尺子7紧贴；

第二指示装置5，其用于检测当压紧臂33位于支撑槽31内且支撑槽31内无尺子7；

控制器(图中未示)，其第一输入端与第一指示装置4输出端电电接通，其第二输入端与第二指示装置5输出端电电接通；

限转装置6，其安装在在盒体1与盒盖2的铰接处，限转装置6用于限制盒盖2相对盒体1转动；(限转装置6相当于执行机构，执行是否允许盒盖2相对盒体1转动的功能，避免了漏装尺子7的现象出现，防止了尺子7丢掉，有效提高了对尺子7的收藏)以及

开关装置(图中未示)，其控制端与控制器输出端连接，限转装置6通过开关装置接通电源(开关装置的设计是为了执行控制器给与限转装置6的命令，实现了限转装置6通电后执行命令，不通电后不执行命令)。

为了设计机构简答的限转装置6，限转装置6包括：壳体61、电磁铁62、永磁铁63、滑动座64、移动杆65、第二弹簧66以及限转执行部，壳体61安装在盒体1内且位于盒盖2胖，壳体61内开设有安装腔，安装腔内安装有电磁铁62，电磁铁62旁设置有永磁铁63，永磁铁63安装在滑动座64上，滑动座64固定至第二弹簧66一段，第二弹簧66另一端固定至安装腔内壁，滑动座64连接至移动杆65一端，移动杆65另一端连接有位于壳体61外的限转执行部，限转执行部用于作用于盒盖2，在第二弹簧66弹力下能保持限转执行部不与盒盖2作用，电磁铁62通电后与永磁铁63相互排斥。限转执行部包括：齿环67以及齿轮68，齿环67与移动杆65固定，齿环67能与齿轮68啮合，齿轮68相对盒盖2固定，齿环67以及齿轮68均能在盒体1内旋转。

为了设计简单的开关装置，开关装置为开关三极管，开关三极管的基极为开关装置的控制端，开关三极管的发射极接地，开关三极管的集电极连接至电磁铁62负极，电磁铁62正极连接至电源。

为了避免使用位移传感器等高精度高成本的设备，减少设备成本，从而保证检测效果达到，第二指示装置5包括：第一导电片51、第二导电片52以及连接片，第一导电片51和第二导电片52相互间隔地安装在第一空腔内壁上，第一导电片51和第二导电片52位于第一空腔底部，在升降杆34上安装有位于第一空腔内的连接片，连接片安装旋转座36，第一导电片51、第二导电片52以及连接片均采用导电材料制成，正极片连接至5V电源，负极片为指示装置的输出端，在第一弹簧37弹力下能保持连接片与第一导电片51和第二导电片52均紧贴。第二指示装置5检测到了当没有尺子7放入到支撑槽31内时升降杆34降低到的最低位置，此时使用过程中表明了此处的尺子7已经丢失，避免了后续出现误检现象，保证了后续当有尺子7丢失后控制器能够知晓，知晓后仅仅检测其他位置是否安装到位，避免了有尺子7丢失后不能使用的问题。

为了设计结构简单的第一指示装置4，实现了当压紧臂33压紧位于支撑槽31内的尺子7时第一指示装置4能够检测到压紧臂33的位置，同时也实现了升降杆34能够越过第一指示装置4，同时当压紧臂33压紧位于支撑槽31内的尺子7时也保证了通过第三弹簧43与第四弹簧44的弹性保证与连接片的接触良好，第一指示装置4包括：第一导电头41、第二导电头42、第三弹簧43以及第四弹簧44，第一导电头41和第二导电头42均采用导电材料制成，第一导电头41和第二导电头42位于第一导电片51和第二导电片52靠近支撑槽31的一侧，第一空腔内壁凹陷形成第一伸缩孔和第二伸缩孔，第一导电头41和第二导电头42分别安装在第一伸缩孔和第二伸缩孔内，第一导电头41和第二导电头42能相对安装柱32在与升降杆34垂直的方向上运动，第一导电头41连接至第三弹簧43一端，第三弹簧43另一端固定至第一伸缩孔内壁，在第三弹簧43弹力下能保持第一导电头41伸入至第一空腔内，第二导电头42连接至第四弹簧44一端，第四弹簧44另一端固定至第二伸缩孔内壁，在第四弹簧44弹力下能保持第二导电头42伸入至第一空腔内，当压紧臂33与位于支撑槽31内尺子7紧贴时连接片与第一导电头41和第二导电头42紧贴，连接片能越过第一导电头41和第二导电头42。

为了使得连接片越过第一导电头41和第二导电头42能够顺利，避免连接片越过第一导电头41和第二导电头42后而导致连接片、第一导电头41和第二导电头42损伤，延长了连接片、第一导电头41和第二导电头42的使用寿命，第一导电头41和第二导电头42能伸入至第一空腔内的端部均为半球体型。

本实施例还提供了一种数学学习教具控制方法，包括如下步骤：

S1、调节锁紧装置，将盒盖2从盒体1上打开；

S2、旋转压紧臂33，使得压紧臂33与位于支撑槽31内时尺子7的通孔对准，将尺子7从支撑槽31中拿出，此时限位块35位于第二空腔内，且限位块35与导向槽不对准；此过程中，第一指示装置4输出的电平由高到低，同时第二指示装置5一直输出低电平信号，控制器通过第一指示装置4和第二指示装置5获得尺子7被拿走的信号；

S3、控制器通过开关装置控制限转装置6运动，限转装置6限制盒盖2相对盒体1转动，等待尺寸放回支撑槽31；

S4、人为判断是否有尺子7丢失，若有尺子7丢失，则不放入尺子7直接执行步骤将丢失尺子7对应的压紧臂33旋转，实现在第一弹簧37弹力下升降杆34下降，连接片将正极片和负极片接通，第二指示装置5持续输出高电平信号；若没有尺子7丢失，则进行步骤S5；

S5、人为将每块尺子7放回支撑槽31，包括如下步骤：

S51、旋转压紧臂33，使得压紧臂33与位于支撑槽31内时尺子7的通孔对准，且保持限位块35位于第二空腔内，第二空腔内壁支撑限位块35；

S52、松开压紧臂33后，将尺子7的通孔与压紧臂33对准，使得压紧臂33穿过尺子7的通孔，将尺子7置入支撑槽31内；

S53、旋转压紧臂33，使得限位块35与导向槽对准，保持此状态；

S54、松开压紧臂33，第一弹簧37拉动升降杆34下降，压紧臂33压紧在位于支撑槽31内的尺子7上，保持此状态；

S6、第一指示装置4保持输出高电平信号，控制器通过第一指示装置4判断是否已经安装除了丢失尺子7以外的所有尺子7，如果是，则执行步骤S7；如果否，则不执行任何操作；

S7、限转装置6释放盒盖2；

S8、旋转盒盖2，将盒体1盖上；

S9、调节锁紧装置，将盒盖2与盒体1锁定。

本发明的设计思路：首先，为了避免尺子7随意晃动损坏，因此设计了夹紧装置3；然后，为了防止有尺子7没有放回到对应夹紧装置3而导致尺子7丢失，因此设计了控制器、第一指示装置4、限转装置6以及开关装置，实现了在第一指示装置4检测到压紧臂33到位后限转装置6执行释放盒盖2命令，当尺子7才从支撑槽31取走后限转装置6执行限制盒盖2相对盒体1转动的命令；再后，为了避免尺子7被借走和丢失后盒盖2和盒体1扣合在一起，因此设计了第二指示装置5，来指示尺子7丢失或者被借走等情况；最后，由于第一指示装置4是通过开关是否接通电的方式获得信号，同样为了实现第二指示装置5是通过开关是否接通电的方式获得信号，因此设计了第一指示装置4的结构，实现了能够保证在尺子7安装好后保持良好电接触，又能实现连接片越过第一指示装置4。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种具有防漏装功能的数学学习教具，其特征在于，包括：

盒体，其凹陷形成容纳腔；

盒盖，其一侧与盒体铰接，其另一侧通过锁紧装置与盒体可拆卸连接；以及

夹紧装置，其安装在容纳腔内，夹紧装置用于夹紧待夹紧尺子。

2.根据权利要求1所述的一种具有防漏装功能的数学学习教具，其特征在于，夹紧装置至少有两个。

3.根据权利要求1所述的一种具有防漏装功能的数学学习教具，其特征在于，夹紧装置包括：支撑槽、安装柱、压紧臂、升降杆、限位块、旋转座以及第一弹簧，盒体内开设有第一空腔，安装柱内开设有第二空腔，安装柱立于容纳腔底部内壁上，安装柱固定之支撑槽，支撑槽用于放置尺子，支撑槽背离安装柱一侧安装有压紧臂，压紧臂固定至升降杆一端，升降杆另一端穿过第二空腔后伸入至第一空腔内，升降杆上安装有位于第一空腔内的旋转座，旋转座能相对升降杆旋转，升降杆能相对支撑槽、安装柱以及盒体转动，升降杆与安装柱之间通过摩擦限制转动，升降杆冒出支撑槽的端部安装有压紧臂，压紧臂用于将尺子压紧在支撑槽内，在升降杆上安装有限位块，限位块能在第一空腔和第二空腔内旋转，在安装柱上开设有将第一空腔和第二空腔连通的导向槽，限位块不能再导向槽内围绕升降杆中心线旋转，升降杆连接至第一弹簧一端，第一弹簧另一端固定至第一空腔内壁，在第一弹簧弹力下能保持压紧臂在位于支撑槽内的尺子上。

4.根据权利要求3所述的一种具有防漏装功能的数学学习教具，其特征在于，还包括：

第一指示装置，其用于检测压紧臂是否与位于支撑槽内的尺子紧贴；

第二指示装置，其用于检测当压紧臂位于支撑槽内且支撑槽内无尺子；

控制器，其第一输入端与第一指示装置输出端电电接通，其第二输入端与第二指示装置输出端电电接通；

限转装置，其安装在在盒体与盒盖的铰接处，限转装置用于限制盒盖相对盒体转动；以及

开关装置，其控制端与控制器输出端连接，限转装置通过开关装置接通电源。

5.根据权利要求4所述的一种具有防漏装功能的数学学习教具，其特征在于，限转装置包括：壳体、电磁铁、永磁铁、滑动座、移动杆、第二弹簧以及限转执行部，壳体安装在盒体内且位于盒盖胖，壳体内开设有安装腔，安装腔内安装有电磁铁，电磁铁旁设置有永磁铁，永磁铁安装在滑动座上，滑动座固定至第二弹簧一段，第二弹簧另一端固定至安装腔内壁，滑动座连接至移动杆一端，移动杆另一端连接有位于壳体外的限转执行部，限转执行部用于作用于盒盖，在第二弹簧弹力下能保持限转执行部不与盒盖作用，电磁铁通电后与永磁铁相互排斥。

6.根据权利要求5所述的一种具有防漏装功能的数学学习教具，其特征在于，开关装置为开关三极管，开关三极管的基极为开关装置的控制端，开关三极管的发射极接地，开关三极管的集电极连接至电磁铁负极，电磁铁正极连接至电源。

7.根据权利要求5所述的一种具有防漏装功能的数学学习教具，其特征在于，第二指示装置包括：第一导电片、第二导电片以及连接片，第一导电片和第二导电片相互间隔地安装在第一空腔内壁上，第一导电片和第二导电片位于第一空腔底部，在升降杆上安装有位于第一空腔内的连接片，连接片安装旋转座，第一导电片、第二导电片以及连接片均采用导电材料制成，正极片连接至5V电源，负极片为指示装置的输出端，在第一弹簧弹力下能保持连接片与第一导电片和第二导电片均紧贴。

8.根据权利要求7所述的一种具有防漏装功能的数学学习教具，其特征在于，第一指示装置包括：第一导电头、第二导电头、第三弹簧以及第四弹簧，第一导电头和第二导电头均采用导电材料制成，第一导电头和第二导电头位于第一导电片和第二导电片靠近支撑槽的一侧，第一空腔内壁凹陷形成第一伸缩孔和第二伸缩孔，第一导电头和第二导电头分别安装在第一伸缩孔和第二伸缩孔内，第一导电头和第二导电头能相对安装柱在与升降杆垂直的方向上运动，第一导电头连接至第三弹簧一端，第三弹簧另一端固定至第一伸缩孔内壁，在第三弹簧弹力下能保持第一导电头伸入至第一空腔内，第二导电头连接至第四弹簧一端，第四弹簧另一端固定至第二伸缩孔内壁，在第四弹簧弹力下能保持第二导电头伸入至第一空腔内，当压紧臂与位于支撑槽内尺子紧贴时连接片与第一导电头和第二导电头紧贴，连接片能越过第一导电头和第二导电头。

9.根据权利要求8所述的一种具有防漏装功能的数学学习教具，其特征在于，第一导电头和第二导电头能伸入至第一空腔内的端部均为半球体型。

10.一种数学学习教具控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、调节锁紧装置，将盒盖从盒体上打开；

S2、旋转压紧臂，使得压紧臂与位于支撑槽内时尺子的通孔对准，将尺子从支撑槽中拿出，此时限位块位于第二空腔内，且限位块与导向槽不对准；此过程中，第一指示装置输出的电平由高到低，同时第二指示装置一直输出低电平信号，控制器通过第一指示装置和第二指示装置获得尺子被拿走的信号；

S3、控制器通过开关装置控制限转装置运动，限转装置限制盒盖相对盒体转动，等待尺寸放回支撑槽；

S4、人为判断是否有尺子丢失，若有尺子丢失，则不放入尺子直接执行步骤将丢失尺子对应的压紧臂旋转，实现在第一弹簧弹力下升降杆下降，连接片将正极片和负极片接通，第二指示装置持续输出高电平信号；若没有尺子丢失，则进行步骤S5；

S5、人为将每块尺子放回支撑槽，包括如下步骤：

S51、旋转压紧臂，使得压紧臂与位于支撑槽内时尺子的通孔对准，且保持限位块位于第二空腔内，第二空腔内壁支撑限位块；

S52、松开压紧臂后，将尺子的通孔与压紧臂对准，使得压紧臂穿过尺子的通孔，将尺子置入支撑槽内；

S53、旋转压紧臂，使得限位块与导向槽对准，保持此状态；

S54、松开压紧臂，第一弹簧拉动升降杆下降，压紧臂压紧在位于支撑槽内的尺子上，保持此状态；

S6、第一指示装置保持输出高电平信号，控制器通过第一指示装置判断是否已经安装除了丢失尺子以外的所有尺子，如果是，则执行步骤S7；如果否，则不执行任何操作；

S7、限转装置释放盒盖；

S8、旋转盒盖，将盒体盖上；

S9、调节锁紧装置，将盒盖与盒体锁定。