專利名稱：全自動粉筆的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種書寫工具，具體說是一種利用機械結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的全自動粉筆書寫工具。
隨著教育事業(yè)不斷發(fā)展和教師地位的提高，解決傳統(tǒng)粉筆板書給廣大教師帶來的健康危害已成為迫切需要解決的問題。在此形勢下，出現(xiàn)了許多用于解決這一難題的發(fā)明，中國實用新型專利ZL93207268.2號即為一列，它是一種自動粉筆套，在其圓筒狀殼體的開口端設(shè)有具橢圓孔的夾持部位，借助按壓橢圓孔的長軸兩側(cè)將粉筆套入殼內(nèi)，釋放后橢圓孔回復(fù)而將粉筆夾持定位，然后用來書寫。
這種粉筆書寫工具在實際使用中會有這樣一些缺點。第一，書寫過程中粉筆磨損后不能隨時進行自動補償，必須在粉筆被磨耗至一定程度后，用力按壓夾持部位橢圓孔的長軸，然后調(diào)整粉筆伸出長度，合適后再釋放使橢圓孔回復(fù)而將粉筆夾持定位后使用，顯得煩鎖而不方便。第二，由于粉筆伸出殼體的長度不能太短(否則會出現(xiàn)頻煩調(diào)整長度的問題)，因此，在書寫過程中存在容易折斷粉筆的問題。
本實用新型的目的是在粉筆書寫工具領(lǐng)域中，運用一些尚未使用過的具體手段提供一種使用起來干凈衛(wèi)生有宜于教師的健康，方便靈活，還能根據(jù)粉筆的損耗隨時進行自動補償，且不易折斷粉筆這樣一種全自動粉筆。
為實現(xiàn)上述目的及功能，本實用新型由粉筆護套、橡膠圈、壓簧、一對夾板、筆筒、一對鋼珠、定位套和筆頭外殼及粉筆組成。


圖1是全自動粉筆結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是全自動粉筆在使用時，其中粉筆的受力分析圖。
圖1中，1是粉筆護套，2是橡膠圈，3是壓簧，4是一對夾板，5是筆筒，6是一對鋼珠，7是定位套，8是筆頭外殼，9是粉筆。
圖2中，F(xiàn)1是黑板給粉筆的壓力，F(xiàn)2是夾板給粉筆的摩擦力，2N則是一付夾板對粉筆的夾持力，F(xiàn)3是橡膠圈給粉筆的摩擦力。Nc是橡膠圈給粉筆沿整個圓周法向的夾持力。假設(shè)，夾板與粉筆的摩擦系數(shù)為μ2，橡膠圈與粉筆的摩擦系數(shù)為μ3，則有F2＝2μ2N，F(xiàn)3＝μ3Nc。
參見圖1，粉筆護套1與粉筆9之間是小間隙配合，其作用是保證粉筆在其中能夠按照需要自由移動，同時使粉筆在受到側(cè)壓力時不會折斷。橡膠圈2與粉筆護套1之間是過盈緊配合，而與粉筆9之間則為微量過盈配合，只要略施微力，粉筆可在其中移動，它的主要作用是保證粉護套在從受力壓縮狀態(tài)恢復(fù)到原始狀態(tài)的過程中能靠此微量過盈產(chǎn)生的摩擦力帶動粉筆同時移動，這一動作的實現(xiàn)是實現(xiàn)本實用新型功能的一個重要組成部份。夾板4是一對半圓并帶微量錐度的柱體，鋼珠6是一對放于規(guī)定位置，并對夾板4在一定條件下施加壓力的零件。當夾板4受到沿X軸反方向的力作用而略為偏離初始位置時，鋼珠6與夾板4之間就會松開，這就必然導(dǎo)至鋼珠6給夾板4的壓力消失，進而導(dǎo)至2N消失。反之，當夾板4受到沿X軸正向的力作用時，鋼珠6與夾板4之間會擠壓更緊，這就必然導(dǎo)致鋼珠6給夾板4的壓力變大，也就導(dǎo)至2N變大。因此，根據(jù)本實用新型的結(jié)構(gòu)可以得知，作用力2N是單向力，即當夾板4受沿X軸正向的力作用時有，且隨作用力增大而變大，減小而變小。反之，當受沿X軸反方向力作用時消失。這是實現(xiàn)本實用新型的最重要結(jié)構(gòu)。在后面的說明中將使用這一結(jié)論而不重復(fù)論述。壓簧3施加于筆芯護套上的力使其在非使用狀態(tài)下處于結(jié)構(gòu)要求的初始位置。筆筒5和筆頭外殼8之間是過盈配合，用適中的力可將它們分開和裝緊。筆頭外殼8是用來安裝相應(yīng)結(jié)構(gòu)件設(shè)計的。定位套7則是專為固定鋼珠不彈出而設(shè)計的一般結(jié)構(gòu)件。
下面參照附圖通過實施例來說明其工作過程，從中可看到本實用新型的其它目的及優(yōu)點首先，旋開筆筒5，然后將粉筆9從圖1中X軸反向插入夾板4的中心孔中，這時夾板4因受力而向X軸的反向運動而偏離初始位置，因此2N變?yōu)榱?因2N為單向力，此方向無)，這時，粉筆9則可順利通過夾板4，然后再用微力使其插入并通過橡膠圈2，蓋上筆筒5即完成了粉筆的裝夾過程。
參見圖2，粉筆裝好后，使用過程中粉筆在X軸向共受到3個力作用，它們是F1、F2和F3，為保證在使用時粉筆受F1力作用而不后退，即應(yīng)有F1＝F2＋F3，將F2＝2μ2N、F3＝μ3Nc(前面已作論述)代入則為F1＝μ3Nc＋2μ2N，F(xiàn)1作為黑板對粉筆的壓力，其大小隨時都在變化，而μ3Nc作為一微小摩擦力是一恒量，那么要保證F1不論變大變小，粉筆都不會后退而正常書寫，就必須使2μ2N隨F1作相同的變化。F1無論大小如何變化，其方向不變，它是沿X軸正向的力，此時夾板4將同樣受到一個沿X軸正向的摩擦力(夾板4對粉筆9有預(yù)壓力)，因此2N將隨F1的變化而相應(yīng)變化，也就是2μ2N會隨F1的變大而變大，隨F1的變小而變小，這樣一直保證F1＝μ3Nc＋2μ2N不變，進而保證了書寫時粉筆不會后退，從而實現(xiàn)了正常書寫的重要條件之一。
參見圖1，當書寫中粉筆磨損后，黑板將粉筆護套沿X軸正向壓縮，而粉筆不會后退(前面已論證)，因此保證了粉筆在黑板上連續(xù)書寫。當整個筆體沿X軸正向移動時，受壓縮的粉筆護套就會因彈簧力作用沿X軸反方向恢復(fù)到自由狀態(tài)，在此過程中F3力將帶動粉筆同時移動，這是因為此時只有F3一個力作用于粉筆上，夾板4對粉筆的夾持力2N這時因粉筆帶動夾板4產(chǎn)生了一個向X軸反方向的力而消失(2N為單向力)，上述過程是粉筆磨耗自動補嘗直至粉筆用完的原理。
如上所述，這些動作根據(jù)具體使用情況交替作用，由此完成了本實用新型的整個工作過程。
權(quán)利要求1全自動粉筆，在由筆頭外殼、定位套和筆筒順序配合組成的結(jié)構(gòu)中，粉筆護套、橡膠圈、壓簧、一對夾板和一對鋼珠依次機械裝配，其特征是橡膠圈與粉筆護套之間是過盈緊配合；筆筒和筆頭外殼之間是過盈配合，用適中的力可將它們分開和裝緊。
2根據(jù)權(quán)利要求1所述的全自動粉筆，其特征在于一對夾板就是一對半圓并帶微量錐度的柱體。
專利摘要本實用新型提供了一種全自動粉筆書寫工具，它主要由粉筆護套1、壓簧2、夾板3、鋼珠4、筆筒5、筆頭外殼6和粉筆7組成。粉筆護套裝在筆頭外殼中，保護粉筆不被折斷，并在黑板壓力推動下后縮使粉筆與黑板之間保持正常的書寫壓力。夾板和鋼珠組成的系統(tǒng)對粉筆產(chǎn)生單向夾持力，由此保證書寫過程中粉筆不后退，最終實現(xiàn)使用干凈衛(wèi)生、粉筆不易折斷且磨耗后可進行自動補償直至粉筆用完這樣一種全自動粉筆。
文檔編號B43K23/00GK2224728SQ9424865
公開日1996年4月17日 申請日期1994年12月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月22日
發(fā)明者于列京 申請人:于列京