CN209666669U - 一种书写正姿笔 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种书写正姿笔，包括依次连接的笔帽、笔杆和笔头套，还包括位于所述笔杆内的旋转出芯组件和智能正姿组件，所述笔杆包括过盈配合且可相对转动的笔杆上套和笔杆下套；所述智能正姿组件位于笔杆上套内并带有与所述旋转出芯组件接触配合的信号触发开关，转动笔杆上套或笔杆下套，旋转出芯组件的笔头伸出笔头套外的同时旋转出芯组件与该信号触发开关分离，所述智能正姿组件开启；反向转动笔杆上套或笔杆下套，旋转出芯组件的笔头退回笔头套内的同时旋转出芯组件与该信号触发开关抵接，所述智能正姿组件关闭。

Description

一种书写正姿笔

技术领域

本实用新型涉及一种学习文具，具体涉及一种儿童书写正姿笔。

背景技术

由于学习、写字姿势不正确，从而导致患近视的学生越来越低龄化，另外由于学生手部容易出汗，握不住笔杆。因此，市面上出现了多种多样的矫正笔。

例如，授权公告号为CN 205388816U的中国实用新型专利公开了一种电击矫正笔，包括笔体，所述的笔体的握笔处设有一块电击片，所述的笔体的尾部设有一个托盘，所述的托盘上安装有三个人体红外感应开关，所述的感应开关、led灯、蜂鸣器、充电电池、电击片使用导线连接，所述的led灯、蜂鸣器和电击片为并联，所述的三个感应开关为并联，所述的充电电池上设有一个usb充电口。该实用新型通过红外感应器检测人的头部是否过低，并通过电流来刺激人体，产生的刺痛感可以警示使用者矫正坐姿。该专利虽然解决了提醒坐姿不对的问题，但是设计欠人性化，电击的刺痛感容易让孩子对书写产生抵触情绪。

又例如授权公告号为CN 205523221U的中国实用新型专利公开了一种矫正笔，一种矫正笔，包括笔杆，与笔杆相连的笔头套和固定在笔杆内的笔芯，在所述笔芯的尾端还依次固定安装有翘板、磁铁、电磁继电器、锥形台、感应开关、配重以及电源在所述笔杆内部。当人们离矫正笔的距离达到感应开关的限值时，感应开关工作从而将电池继电器与电源连通，电池继电器在通电状态下产生磁性将翘板上的磁铁吸引从而带动翘板转动，失去对笔芯的支撑，笔芯退回笔头套内，从而达到强制人们恢复规范书写姿势的目的。该矫正笔通过退回笔芯强制恢复规范书写姿势，虽然能够达到提醒矫正的目的，但是笔芯的频繁退回会影响书写的流畅性，特别是刚学写字的儿童，情绪也容易受到影响。

公开号为CN 104512159A的中国实用新型专利申请文献公开了一种具有纠正坐姿的笔，包括一写字部，所述写字部植入笔芯，用于书写；一把握部，所述把握部包含一细杆部和一容纳部；一容纳部，连接在所述细杆部的上方；一电池组，位于所述空腔中，所述电池组包含至少一电池；一电路，其包含一处理器和一存储元件，其中，所述处理器具有语音处理和距离处理的功能；所述存储元件，能储存一段语音；所述段语音用与提醒儿童正确写字姿势；一扬声器，接收来至所述处理器的语音信号，以播放出所储存的声音；当使用者使用所述笔时，能开启所述笔侧边的开关，则述所述理器将启动，按照使用者眼睛与笔之间的距离选择不同的提示音进行播放。该矫正笔通过语音提示书写者，容易干扰书写着的注意力，处理器的启动开关位于笔侧边，书写者在使用所述笔时候开启处理器的开关。该开关启动方式操作繁琐，增加部件，增加成本的同时开关破坏了笔的整体性，影响外观。

实用新型内容

本实用新型提供一种书写正姿笔，旋转出芯同时触发智能正姿系统模块解决的技术问题是现有矫姿笔操作繁琐、零配件复杂，易拆卸，因此小的部件易被吞食，产品体积大，产品笨重，不适合儿童的手部尺寸，不利于书写，本申请提供的书写正姿笔减少开关零配件，操作简单，保护笔头的同时也作为正姿笔工作的触发开关使用，提升产品使用流畅性，产品整体性高，不易被儿童拆卸，减少安全事故的发生，并且产品体积减小，握笔处体积大小正符合人机工程学设计，提升书写舒适度。

一种书写正姿笔，包括依次连接的笔帽、笔杆和笔头套，还包括位于所述笔杆内的旋转出芯组件和智能正姿组件，所述笔杆包括过盈配合且可相对转动的笔杆上套和笔杆下套；所述智能正姿组件位于笔杆上套内并带有与所述旋转出芯组件接触配合的信号触发开关，转动笔杆上套或笔杆下套，旋转出芯组件的笔芯伸出笔头套外的同时旋转出芯组件与信号触发开关分离，所述智能正姿组件开启；反向转动笔杆上套或笔杆下套，旋转出芯组件的笔芯退回笔头套内的同时旋转出芯组件与该信号触发开关抵接，所述智能正姿组件关闭。

优选地，所述智能正姿组件包括电路板以及集成于电路板上的：

震动马达，用于提示书写者书写姿势有误；

信号发出模块，用于采集书写者眼睛与信号发出模块之间的间距数据；

总控制器，接收来自所述信号发出模块的间距数据并与预设值比较，当接收的间距数据低于预设值时发出启动震动马达的命令；

信号接收模块，接收来自总控制器的命令并传输给震动马达的控制器，启动震动马达；

所述信号触发开关，与旋转出芯组件分离时开关电路连通，智能正姿组件开启，与旋转出芯组件抵接时开关电路断开，智能正姿组件关闭。信号触发开关与总控制器通信连接。

进一步地，当震动马达被启动后，间隔0.3s-0.5s阶段性震动，持续震动一定时间后，停止震动。

本实用新型的工作原理：使用者拇指与食指放在指槽合适位置，手稳定持笔，保持握姿正确。旋转笔杆下套，旋转出芯组件与信号触发开关分离，开关电路接通，信号发出模块发出信号，通过智能控制模块实时监测人体与笔的距离，当人体与笔的最大距离小于预设值时，人体与笔的距离过近，坐姿不正确，智能控制模块监测到信号，给予信号接收模块信号，信号接收模块工作，给予震动马达控制模块工作信号，震动马达控制模块控制震动马达间隔0.3s-0.5s阶段性震动，提醒使用者正处于坐姿不良状态。为了防止使用者误操作的情况，震动马达震动7s后，停止震动。

使用结束后，反向旋转笔杆下套，笔芯退回笔头套内，旋转杆将信号触发开关顶回，开关电路断开，智能正姿组件关闭。

优选地，所述信号发出模块与笔尖之间的距离为92mm～125mm，该距离通过人机工程学设计。优选取平均值110mm，由此计算出的眼睛距离信号发射器的间距预设值为276mm～316mm。

进一步优选地，所述智能正姿组件还包括相互电连接并集成安装于所述电路板上的聚合物锂离子电池和充电口，所述充电口正对所述笔帽，所述笔帽上开设连通所述充电口的通孔；还包括与所述笔帽相匹配的防尘帽盖。进一步优选地，所述智能正姿组件还包括集成于所述电路板上的充电信号灯和工作信号灯，所述充电信号灯和工作信号灯均受控于所述控制器；所述笔杆上套上设有与智能正姿组件对应的显示屏；所述充电信号灯以及工作信号灯与显示屏之间均设有软质绝缘垫块，软质绝缘垫块中心处为通孔，对应的信号灯位于该通孔内。

进一步优选地，所述笔杆上套内壁上设有笔杆上套限位台，所述智能正姿组件置于该笔杆上套限位台与笔帽之间的空腔内，所述信号触发开关位于笔杆上套限位台的中心通孔处。

笔帽上的通孔还起到在儿童误吞的时候起到通气的作用。所述防尘帽盖可以设置为各种卡通形象，所述防尘帽盖与笔帽过盈配合或与笔帽的通孔插接配合。

本实用新型中优选地，所述旋转出芯组件包括：

笔芯，笔芯的一端为笔头，笔芯的外壁上设置弹簧限位台；

弹簧，由笔头一端穿套在所述笔芯上，弹簧一端抵接所述弹簧限位台、另一端伸入笔头套内；

旋转杆，由与笔头相对的另一端套设在所述笔芯和弹簧外，所述旋转杆与所述笔杆下套内壁径向限位、与所述笔杆上套内壁旋转卡配，所述旋转杆的内壁上设有与所述弹簧限位台适配且用于笔芯轴向限位的笔芯限位台、顶端与所述信号触发开关配合。

旋转杆与笔杆上套内壁的旋转卡配实现笔芯的伸出或收回，同时开启或关闭智能正姿组件，旋转卡配设置高低不同的两档，旋转至其中较低位一档时笔芯伸出，旋转至较高位一档时笔芯退回。

进一步优选地，所述笔杆下套内壁上设置沿轴向延伸的限位槽，所述旋转杆的外壁上设置于所述限位槽匹配的限位卡条。限位卡条和限位处相互配合实现旋转杆与笔杆下套的径向限位。

进一步优选地，所述旋转杆外壁上设有两个相互对称的旋转轨道，所述旋转轨道倾斜环绕在旋转杆外壁上且带有两个位于不同轴向高度处的限位卡槽；所述笔杆上套内壁设有两条沿轴向延伸且与旋转轨道配合的旋转限位凸条，旋转杆旋转过程中，旋转限位凸条的其中一个端部沿所述旋转轨道滑动并分别与两个限位卡槽配合限位，与较高位限位卡槽卡配时旋转杆与信号触发开关抵接，与较低位限位卡槽卡配时旋转杆与信号触发开关分离。

该旋转卡配组合本身也可采用现有的旋转出芯笔中的配合方式。进一步优选地，所述笔芯为自动续芯笔芯。

优选地，所述笔杆上套与笔杆下套的过盈配合部位设有相互匹配的转动槽和转动凸台；所述笔杆下套外壁上设有拇指指槽、食指指槽和中指指槽，所述拇指指槽和食指指槽处均设置防滑垫片。

转动槽和转动凸台分别设于笔杆上套外壁和笔杆下套的内壁上，反之亦可，转动槽和转动凸台可起到转动时的导向作用以及加强过盈配合的强度，需要较大的力气才能打开，对使用的儿童起到安全防护作用。

优选地，还设有笔夹，所述笔夹包括一环形固定部和一沿笔杆轴向延伸的夹持部，所述环形固定部嵌装于笔杆上套与笔帽的衔接处。笔夹固定于笔帽与笔杆上套衔接处可防止儿童轻易打开笔帽。

笔杆下套与笔头套之间螺纹配合，笔帽与笔杆上套之间是螺纹配合或过盈紧配合。

优选地，信号发出模块采用红外传感器；所述总控制器可采用PLC。

与现有的矫正笔相比，本实用新型具有如下有益效果：

旋转出芯同时触发智能正姿系统模块，减少了开关零配件，操作简单，保护笔头的同时也作为正姿笔工作的触发开关使用，提升产品使用流畅性，产品整体性高，不易被儿童拆卸，减少安全事故的发生，并且产品体积减小，握笔处体积大小正符合人机工程学设计，提升书写舒适度。

附图说明

图1是本实用新型的整笔结构示意图。

图2是本实用新型的分解结构示意图。

图3和图4是本实用新型的旋转出芯组件配合示意图。

图5是旋转杆的结构示意图。

图6是旋转杆的剖视图。

图7是笔杆上套剖视图。

图8是笔杆下套剖视图。

图9是智能正姿组件的结构示意图。

图中所示附图标记如下：

1-笔帽 2-笔夹 3-笔杆上套

4-笔杆下套 5-笔头套 6-笔芯

7-弹簧 8-智能正姿组件 9-旋转杆

31-笔杆上套限位台 32-旋转限位凸条 33-转动凸台

34-显示屏

41-指槽 42-转动槽 43-笔杆下套限位槽

61-弹簧限位台

81-充电口 82-震动马达控制器 83-充电信号灯

84-工作信号灯 85-信号发出模块 86-总控制器

87-信号接收模块 88-信号触发开关 89-聚合物锂离子电池

810-震动马达

91-限位卡槽 92-旋转轨道 93-旋转限位卡条

94-笔芯限位台

具体实施方式

如图1～图9所示，一种书写矫正笔，包括笔帽1、笔夹2、笔杆、笔头套5、以及位于笔杆内的智能正姿组件8和旋转出芯组件。

笔杆包括笔杆上套3和笔杆下套4，笔杆上套与笔杆下套之间过盈配合，过盈配合部位设置相互配合的转动槽42和转动凸台33，转动槽位于笔杆下套上，转动凸台位于笔杆上套上，笔杆上套与笔杆下套之间过盈配合同时可以相互转动，笔杆下套与笔头套之间螺纹配合，笔杆上套与笔帽之间螺纹配合或者过盈紧配合。笔夹包括环形固定部和沿笔杆轴向延伸的夹持部，环形固定部嵌入笔帽与笔杆上套的衔接处。

智能正姿组件8设于笔杆上套内，笔杆上套内壁上设置笔杆上套限位台31，智能正姿组件位于该限位台与笔帽之间的空间内。智能正姿组件8 包括长条形的电路板和集成在电路板上的充电口81、震动马达控制器82、充电信号灯83、工作信号灯84、信号发出模块85、总控制器86、信号接收模块87、信号触发开关88、聚合物锂离子电池89和震动马达810，其中震动马达控制器82、充电信号灯83、工作信号灯84、信号发出模块85、总控制器86和信号接收模块87集成安装于电路板的正面，聚合物锂离子电池89和震动马达安装于电路板背面，充电口81位于电路板靠近笔帽的一端、信号触发开关88位于电路板靠近笔杆下套的另一端且位于笔杆上套限位台的中心通孔处。

信号发出模块、信号接收模块、充电信号灯和工作信号灯均与总控制器通信连接，充电信号灯和工作信号灯均受控于总控制器，信号接收模块与震动马达控制器通信连接，震动马达控制器与震动马达电连接，聚合物锂离子电池为电路板供电，笔帽上开设正对充电口的通孔，还可以设置于笔帽匹配的防尘盖帽。防尘盖帽可以设置为卡通形状，与笔帽之间可以套接并过盈配合也可以直接与通孔插接配合。

信号发出模块可采用红外传感器；总控制器可采用PLC或其他简单控制器。

信号触发开关包括一个安装座、一个触发杆，一个信号转化模块，信号转化模块安装于安装座内，安装座内有用于触发杆伸缩时的避让孔，孔内设有复位弹簧，信号转化模块与总控制器通信连接，触发杆与信号转化模块接触与分离，信号转换模块将此信息转化为电信号，通过电路传达给总控制器。

旋转出芯组件包括笔芯6、弹簧7和旋转杆9，笔芯的一端为笔头，笔芯的外壁上设置环形的弹簧限位台61，弹簧7由笔头一端穿套至笔芯上，弹簧一端与弹簧限位台抵接、另一端伸入笔头套内，笔芯也可采用自动续芯笔芯。旋转杆由于笔芯相对的另一端套设在笔芯上，部分弹簧和部分笔芯伸入旋转杆内。

旋转杆内壁上带有限制笔芯轴向运动的笔芯限位台，笔芯限位台与弹簧限位台抵接，限制笔芯在旋转杆内的轴向位置。旋转杆下部的外壁上设置沿轴向延伸的限位卡条93，笔杆下套内壁上设置沿轴向延伸的笔杆下套限位槽43，限位卡条与限位槽配合实现旋转杆与笔杆下套之间的径向限位。

旋转杆外壁上且位于限位卡条上方对称设置两条设置旋转轨道92，旋转轨道倾斜环绕在旋转杆外壁上，旋转轨道的两端分别带有一个限位卡槽91，两个限位卡槽位于轴向的不同高度处，笔杆上套内壁上设置与旋转轨道配合的两条旋转限位凸条32，旋转限位凸条沿轴向延伸，其中一个端部在旋转杆在转动笔杆上套或笔杆下套时沿旋转轨道滑动，当滑动至较高位的限位卡槽时，与该限位卡槽卡配，笔芯退回笔头套内，使旋转杆与信号触发开关抵接，同时关闭智能正姿组件的总控制器，当滑动至较低位的限位卡槽时，与较低位限位卡槽卡配，笔芯伸出笔头套外，使旋转杆与信号触发开关分离，同时开启智能正姿组件的总控制器。

信号发出模块与笔尖之间的距离为92～125mm。依据4～17岁人体尺寸设计，符合人机工程学设计。

表1为不同年龄段人体尺寸范围

表2为不同年龄段眼高、肘高数据(单位mm)

y：信号发出器与眼睛的距离

k：眼睛与信号发出器的垂直距离

f：信号发出器与眼睛的水平距离

d：笔尖与眼睛的水平距离

h：笔尖与信号发出器的水平距离

g：眼睛与桌面的垂直距离

a：笔尖与眼睛的距离

b：信号发出器与桌面的垂直距离

c：信号发出器与笔尖的距离

F：笔与眼睛的水平夹角

D：眼视觉角度

信号发出器与桌面的垂直距离b＝手宽(54～83)+26＝80～109mm；信号发出器与笔尖的距离以下以取平均值110mm进行推算。

由此计算出的眼睛距离信号发射器的间距预设值为276cm～316cm。

信号发出器与桌面的合适夹角为60°；写字状态，眼睛与桌面的垂直距离g＝眼高-肘高-50＝297～480；眼视觉角度D＝13°～53°；笔尖与眼睛的距离取书写范围内合适距离a＝305～500mm；笔尖与眼睛的水平距离笔尖与信号发出器的水平距离h＝ctan60°＝190mm；笔与眼睛的水平夹角F＝90°～120°mm；信号发出器与眼睛的水平距离眼睛与信号发出器的垂直距离k＝g-b＝217～371mm；信号发出器与眼睛的距离取最小值y＝296mm，给予±20mm的宽容度， y＝276-316mm。根据y值设定总控制器中的预设值。

旋转笔杆下套，笔杆上套内的旋转限位凸条在旋转杆旋转轨道内转动并卡入旋转卡槽内，在转动的过程中，下压旋转杆，旋转杆与开关分开，开关电路接通，并且顶出处芯组件前端笔芯，同时弹簧被压缩；再返方向旋转笔杆下套，笔杆上套内的旋转凸条脱离旋转槽，在弹簧力的作用下续芯组件弹回笔杆下套，旋转杆上移，旋转杆按压开关，开关电路断开。

使用者拇指与食指放在指槽合适位置，手稳定持笔，保持握姿正确。旋转笔杆下套，旋转出芯组件与信号触发开关分离，开关电路接通，信号发出模块发出信号，通过智能控制模块实时监测人体与笔的距离，当人体与笔的最大距离小于预设值比如276mm时，人体与笔的距离过近，坐姿不正确，智能控制模块监测到信号，给予信号接收模块信号，信号接收模块工作，给予震动马达控制模块工作信号，震动马达控制模块控制震动马达间隔0.3s-0.5s阶段性震动，提醒使用者正处于坐姿不良状态。为了防止使用者误操作的情况，震动马达震动7s后，停止震动。

以上所述仅为本实用新型专利的具体实施案例，但本实用新型专利的技术特征并不局限于此，任何相关领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种书写正姿笔，包括依次连接的笔帽、笔杆和笔头套，其特征在于，还包括位于所述笔杆内的旋转出芯组件和智能正姿组件，所述笔杆包括过盈配合且可相对转动的笔杆上套和笔杆下套；所述智能正姿组件位于笔杆上套内并带有与所述旋转出芯组件接触配合的信号触发开关，转动笔杆上套或笔杆下套，旋转出芯组件的笔芯的笔头伸出笔头套外的同时旋转出芯组件与信号触发开关分离，所述智能正姿组件开启；反向转动笔杆上套或笔杆下套，旋转出芯组件的笔芯的笔头退回笔头套内的同时旋转出芯组件与该信号触发开关抵接，所述智能正姿组件关闭。

2.根据权利要求1所述书写正姿笔，其特征在于，所述智能正姿组件包括电路板以及集成于电路板上的：

震动马达，用于提示书写者书写姿势有误；

信号发出模块，用于采集书写者眼睛与信号发出模块之间的间距数据；

总控制器，接收来自所述信号发出模块的间距数据并与预设值比较，当接收的间距数据低于预设值时发出启动震动马达的命令；

信号接收模块，接收来自总控制器的命令并传输给震动马达的控制器，启动震动马达；

所述信号触发开关，与旋转出芯组件分离时开关电路连通，智能正姿组件开启，与旋转出芯组件抵接时开关电路断开，智能正姿组件关闭。

3.根据权利要求2所述书写正姿笔，其特征在于，所述信号发出模块与笔尖之间的距离为92mm～125mm。

4.根据权利要求2所述书写正姿笔，其特征在于，所述智能正姿组件还包括相互电连接并集成安装于所述电路板上的聚合物锂离子电池和充电口，所述充电口正对所述笔帽，所述笔帽上开设连通所述充电口的通孔；还包括与所述笔帽相匹配的防尘帽盖。

5.根据权利要求2所述书写正姿笔，其特征在于，所述智能正姿组件还包括集成于所述电路板上的充电信号灯和工作信号灯，所述充电信号灯和工作信号灯均受控于所述控制器；所述笔杆上套上设有与智能正姿组件对应的显示屏；所述充电信号灯以及工作信号灯与显示屏之间均设有软质绝缘垫块，软质绝缘垫块中心处为通孔，对应的信号灯位于该通孔内。

6.根据权利要求1所述书写正姿笔，其特征在于，所述笔杆上套内壁上设有笔杆上套限位台，所述智能正姿组件置于该笔杆上套限位台与笔帽之间的空腔内，所述信号触发开关位于笔杆上套限位台的中心通孔处。

7.根据权利要求1所述书写正姿笔，其特征在于，所述旋转出芯组件包括：

笔芯，笔芯的一端为笔头，笔芯的外壁上设置弹簧限位台；

弹簧，由笔头一端穿套在所述笔芯上，弹簧一端抵接所述弹簧限位台、另一端伸入笔头套内；

旋转杆，由与笔头相对的另一端套设在所述笔芯和弹簧外，所述旋转杆与所述笔杆下套内壁径向限位、与所述笔杆上套内壁旋转卡配，所述旋转杆的内壁上设有与所述弹簧限位台适配且用于笔芯轴向限位的笔芯限位台、顶端与所述信号触发开关配合。

8.根据权利要求7所述书写正姿笔，其特征在于，所述旋转杆外壁上设有两个相互对称的旋转轨道，所述旋转轨道倾斜环绕在旋转杆外壁上且带有两个位于不同轴向高度处的限位卡槽；所述笔杆上套内壁设有两条沿轴向延伸且与旋转轨道配合的旋转限位凸条，旋转杆旋转过程中，旋转限位凸条的其中一个端部沿所述旋转轨道滑动并分别与两个限位卡槽配合限位，与较高位限位卡槽卡配时旋转杆与信号触发开关抵接，与较低位限位卡槽卡配时旋转杆与信号触发开关分离。

9.根据权利要求1所述书写正姿笔，其特征在于，所述笔杆上套与笔杆下套的过盈配合部位设有相互匹配的转动槽和转动凸台；所述笔杆下套外壁上设有拇指指槽、食指指槽和中指指槽，所述拇指指槽和食指指槽处均设置防滑垫片。

10.根据权利要求1所述书写正姿笔，其特征在于，还设有笔夹，所述笔夹包括一环形固定部和一沿笔杆轴向延伸的夹持部，所述环形固定部嵌装于笔杆上套与笔帽的衔接处。