CN105904879A - 可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，包括笔杆、笔芯和笔帽；所述笔杆内安装有护芯管、上限位开关、下限位开关和控制机构，在所述笔杆内均布三个压力传感器；所述储芯管外端套有一固定弹簧和一电磁线圈，在电磁线圈和笔帽之间还设有一支撑环；沿电磁线圈内圈设置一活动磁铁，所述活动磁铁与储芯管上止端紧密卡接，一铁芯弹簧套置在活动磁铁外端；所述控制机构中还包括一加速度传感器；所述压力传感器、下限位开关、上限位开关、电磁线圈、加速度传感器分别与控制机构电性连接。本发明能实现自动控制出铅及出铅的长度，在使用中无噪声，能耗低，及时纠正错误的握笔姿势，并且带自我保护功能。

Description

可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔

技术领域

本发明涉及文具用品领域，具体涉及一种可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔。

背景技术

自动智能笔作为比较新潮的产品，越来越受到家长和学生的喜爱，目前市场上的智能铅笔存在以下几个问题：

1、正常使用中无法灵活的控制出铅的长度，造成出铅长度过长或过短影响使用；

2、动力部分通常为马达，不仅精确度不高，并且噪声大、能耗高；

3、使用者存在握笔姿势不正确，造成用力过大而折断铅芯，且时间久养成不好的用笔习惯；

4、由于铅芯较细，尤其是小学生玩耍中或铅笔掉落时经常因为铅笔的铅芯无法收入笔杆内造成人员意外受伤或铅芯断裂造成浪费。

中国专利授权公告号CN 202021966 U公开了一种抗摔铅笔，包括铅笔外壳和设于铅笔外壳内的铅笔芯，它还包括电磁铁，弹簧，纽扣电池、加速度传感器和控制器；所述铅笔芯在铅笔外壳内滑动连接；所述铅笔芯上端与弹簧连接；所述弹簧、电磁铁、控制器、加速度传感器、纽扣电池通过导线依次连接；所述铅笔外壳的外表面套有弹性材料套。本实用新型虽然利用加速度传感器和电磁铁控制弹簧的拉伸，达到使铅笔在掉落时铅笔芯可以及时的收缩到铅笔外壳内，防止笔头及铅笔芯断裂，但是无法实现自动出铅，并且无法及时纠正书写力度。

中国专利申请公布号CN 103935157 A公开了一种智能书写笔结构，包括笔筒及设于笔筒内的笔杆，其特征在于：所述笔筒包括笔身、可拆连接于笔身下端上的螺纹连接段以及可拆连接于螺纹连接段上的笔帽，所述笔身内的中部固设有一工作电路面板，位于工作电路面板下方设有一位于笔身内且用以驱动笔杆伸缩的伸缩机构，所述笔身下部设有手握部，所述手握部上设有与工作电路面板电路连接的感应金属片，位于感应金属片下方的笔身上设有用以防止握笔过低的一圈三角状凸部。本发明解决了自动出铅和不良用笔的问题，但是无法调节出铅长度，造成出铅过长或过短，并且驱动马达噪声大，能耗高，造成铅笔使用寿命短，而且没有自我保护功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种可以自动控制出铅及出铅长度，无噪声，能耗低，可以纠正使用者手写力度且带自我保护的一种智能铅笔。

本发明解决其上述问题所采用的技术方案是：提供一种可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，包括笔杆、笔芯和笔帽，所述笔杆下端内部安装一可以轴向移动的护芯管；所述护芯管上端有一外径大于护芯管主体外径的环形滑块，在靠近滑块的一端有一环形凸块，环形凸块在轴向移动的范围内有安装在所述笔杆内的一上限位开关和一下限位开关，所述凸块随护芯管的滑动可与所述上限位开关和所述下限位开关的传动检测部件相触碰实现状态转换；在所述笔杆内位于所述下限位开关的下方，安装有三个压力传感器，三个压力传感器围绕中心线均布在所述笔杆内，且所述压力传感器的受压面与所述护芯管相接触；所述笔芯上的储芯管外端套有一固定弹簧，在固定弹簧上端位于储芯管外还套有一电磁线圈，在电磁线圈和笔帽之间，紧贴所述笔杆内沿还设有一支撑环；支撑环下端与电磁线圈之间设有一截面呈T形的活动磁铁，所述活动磁铁的后端具有一沿支撑环轴向滑动的导向凸块，所述活动磁铁的前端具有一可沿电磁线圈内圈轴向滑动的滑动套管，所述滑动套管的中间设有与储芯管的上止端紧密卡接的内腔，一铁芯弹簧套置在滑动套管的外端，两端分别与导向凸块和电磁线圈抵接；所述笔杆内部上端，位于活动磁铁上方空腔内安装有控制机构，所述控制机构中还包括一加速度传感器；所述压力传感器、下限位开关、上限位开关、电磁线圈、加速度传感器和分别与控制机构电性连接。

优选的，所述护芯管为硬度适中的橡胶制品。

优选的，所述护芯管内径略小于铅芯外径。

优选的，所述固定弹簧的弹簧强度大于铁芯弹簧的弹簧强度。

优选的，所述笔杆上端设置有外螺纹，笔帽设置有内螺纹，笔杆上端和笔帽通过螺纹连接，所述笔帽侧部设置有一固定用的笔夹，且笔帽上端还设置有一可更换的用于擦拭的橡皮。

优选的，所述控制机构中还包括一与控制机构电性连接的LED灯，且笔杆对应LED灯处设置成利于透光观察的透明窗口。。

优选的，所述笔杆外侧，握笔处开有3个沿中心线均布的凹槽，三个所述凹槽与所述压力传感器径向交错分布。

实施本发明的一种可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，具有以下有益效果：

1.通过可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，能够实现正常使用中自动检测是否出铅，并能自动控制出铅及出铅的长度。

2.通过可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，利用电磁驱动，所以在使用中无噪声，并且能耗极低。

3.通过可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，能及时纠正握笔姿势不正确，及时报警通知使用者避免铅芯受力过大断裂铅芯，养成良好的用笔习惯。

4.通过可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，能避免学生玩耍中造成误伤或在铅笔掉落后损坏铅芯，以此起到保护学生和智能铅笔的作用。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明；

图1是本发明优选实施例的结构示意图；

附图中：1、铅芯，2、护芯管，21、滑块，22、凸块，3、压力传感器，4、笔杆，41、凹槽，5、下限位开关，6、上限位开关，7、笔芯，71、储芯管，8、固定弹簧，9、电磁线圈，10、铁芯弹簧，11、活动磁铁，110、导向凸块，111、滑动套管，112、内腔，12、支撑环，13、控制机构，14、笔帽，141、笔夹，15、橡皮；

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示，在本发明的优选实施例中，给出了一种可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，包括笔杆4、笔芯7和笔帽14；笔杆4下端内部安装一可以轴向移动的护芯管2；护芯管2上端有一外径大于护芯管主体外径的环形滑块21，在靠近滑块21的一端有一环形凸块22，环形凸块22在轴向移动的范围内有安装在笔杆内的一上限位开关6和一下限位开关5，凸块22随护芯管2的滑动可与上限位开关6和下限位开关5的传动检测部件相触碰实现状态转换；在笔杆4内位于下限位开关5的下方，安装有三个压力传感器3，三个压力传感器3围绕中心线均布在笔杆4内，且压力传感器3的受压面与护芯管2相接触；笔芯7上的储芯管71外端套有一固定弹簧8，在固定弹簧8上端位于储芯管71外还套有一电磁线圈9，在电磁线圈9和笔帽14之间，紧贴笔杆4内沿还设有一支撑环12；支撑环12下端与电磁线圈9之间设有一截面呈T形的活动磁铁11，活动磁铁11的后端具有一沿支撑环12轴向滑动的导向凸块110，活动磁铁的前端具有一可沿电磁线圈9内圈轴向滑动的滑动套管111，滑动套管111的中间设有与储芯管71的上止端紧密卡接的内腔112，一铁芯弹簧10套置在滑动套管111的外端，两端分别与导向凸块110和电磁线圈9抵接；笔杆4内部上端，位于活动磁铁11上方空腔内安装有控制机构13，控制机构13中还包括一加速度传感器和一LED灯；压力传感器3、下限位开关5、上限位开关6、电磁线圈9、加速度传感器和LED灯分别与控制机构13电性连接。

优选的，在应用中为了使用舒适，护芯管2为硬度适中的橡胶制品。

优选的，当护芯管2内径略小于铅芯1外径时，铅芯1的移动可以带动护芯管2同时移动，以此检测铅芯出芯状态。

优选的，为避免电磁线圈9在笔杆4内轴向移动与支撑环12经常碰撞，需要固定弹簧8的弹簧强度要大于铁芯弹簧10的弹簧强度，将电磁线圈9紧固的抵靠在支撑环12上。

优选的，为了更好的方便实用，笔杆4上端设置有外螺纹，笔帽14设置有内螺纹，笔杆4上端和笔帽14通过螺纹连接，笔帽14侧部设置有一固定用的笔夹141，且笔帽14上端还设置有一可更换的用于擦拭的橡皮15。

优选的，控制机构13中还包括一与控制机构13电性连接的LED灯，笔杆4对应LED灯处设置成利于透光观察的透明窗口，当用力过大时，LED灯闪烁报警，提醒使用者注意握笔力度。

优选的，为更好的加测护芯管2的受力情况，笔杆4外侧，握笔处开有3个沿中心线均布的凹槽41，三个凹槽41与压力传感器3径向交错分布，这样就有一个压力传感器3正处于受压的正方向，检测准确度最高。

当智能铅笔没有铅芯1时，使用者正常握笔并向下按压活动铅笔，使笔芯7下端的护芯管2向内滑动，护芯管2上的凸块22经滑动后与上限位开关6触点碰触，控制机构13得到信号，通过电路给电磁线圈9接通正向脉冲工作电流，活动磁铁11受磁场吸引力向下运动，活动磁铁11压缩铁芯弹簧10并压动套置在其内的储芯管71和连接于储芯管71上的笔芯7，使处于储芯管71中的铅芯1向外运动一次，随后活动磁铁11受铁芯弹簧10的伸展弹力，回复到初始位置，完成一工作周期。控制机构13在未接收到其他信号之前一直接通正向脉冲工作电流。

进一步的，当铅芯1碰触到护芯管2时，由于护芯管2与铅芯1为过盈配合，铅芯1顶动护芯管2向外滑动，当护芯管2上的凸块22经滑动后与下限位开关5触点碰触时，控制机构13停止工作，此时铅芯1还未伸出，此时继续向下按压活动铅笔，控制机构13再次工作，直到铅芯1从护芯管2中伸出。

进一步的，在正常书写中，随着铅芯1的磨损减短，护芯管2也随同向内滑动，当护芯管2上凸块22再次碰触上限位开关6时，控制机构13再次控制出铅，直到铅芯1伸出。

进一步的，由于在笔杆4下端内侧同时设置有压力传感器3，使用者在书写时压力维持在一定正常范围内，控制机构13内的LED灯不工作，当使用者因握笔不正确等原因使护芯管2受力过大，按压压力超过正常范围，控制机构13通过安装在控制板上的LED灯发出光信号，通知使用者书写压力过大，让使用者随时注意书写力度。

进一步的，在控制机构13内还安装有加速度传感器，当活动铅笔自由落体或投掷时，控制机构13根据传感器信号控制电磁线圈9接通反向电流，活动磁铁11受磁场排斥力向后滑动，经储芯管71带动笔芯7，笔芯7带动铅芯1，铅芯1带动护芯管2向回收缩，保护铅芯1不受损坏，同时防止笔尖伤人。同时上限位开关6和下限位开关5可以根据产品的外观采用不同的限位开关器件来实现。

综上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的范围，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，凡依本发明的要求范围的形状、构造、特征及精神所谓的均等变化与修饰，均应包括与本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，包括笔杆(4)、笔芯(7)和笔帽(14)；其特征在于：

所述笔杆(4)下端内部安装一可以轴向移动的护芯管(2)；所述护芯管(2)上端有一外径大于护芯管主体外径的环形滑块(21)，在靠近滑块(21)的一端有一环形凸块(22)，环形凸块(22)在轴向移动的范围内有安装在所述笔杆内的一上限位开关(6)和一下限位开关(5)，所述凸块(22)随护芯管(2)的滑动可与所述上限位开关(6)和所述下限位开关(5)的传动检测部件相触碰实现状态转换；

在所述笔杆(4)内位于所述下限位开关(5)的下方，安装有三个压力传感器(3)，三个压力传感器(3)围绕中心线均布在所述笔杆(4)内，且所述压力传感器(3)的受压面与所述护芯管(2)相接触；

所述笔芯(7)上的储芯管(71)外端套有一固定弹簧(8)，在固定弹簧(8)上端位于储芯管(71)外还套有一电磁线圈(9)，在电磁线圈(9)和笔帽(14)之间，紧贴所述笔杆(4)内沿还设有一支撑环(12)；

支撑环(12)下端与电磁线圈(9)之间设有一截面呈T形的活动磁铁(11)，所述活动磁铁(11)的后端具有一沿支撑环(12)轴向滑动的导向凸块(110)，所述活动磁铁的前端具有一可沿电磁线圈(9)内圈轴向滑动的滑动套管(111)，所述滑动套管(111)的中间设有与储芯管(71)的上止端紧密卡接的内腔(112)，一铁芯弹簧(10)套置在滑动套管(111)的外端，两端分别与导向凸块(110)和电磁线圈(9)抵接；

所述笔杆(4)内部上端，位于活动磁铁(11)上方空腔内安装有控制机构(13)，所述控制机构(13)中还包括一加速度传感器；

所述压力传感器(3)、下限位开关(5)、上限位开关(6)、电磁线圈(9)、加速度传感器分别与控制机构(13)电性连接。

2.如权利要求1所述的可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，其特征在于：所述护芯管(2)为硬度适中的橡胶制品。

3.如权利要求1所述的可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，其特征在于：所述护芯管(2)内径略小于铅芯(1)外径。

4.如权利要求1所述的可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，其特征在于：所述固定弹簧(8)的弹簧强度大于铁芯弹簧(10)的弹簧强度。

5.如权利要求1所述的可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，其特征在于：所述笔杆(4)上端设置有外螺纹，笔帽(14)设置有内螺纹，笔杆(4)上端和笔帽(14)通过螺纹连接，所述笔帽(14)侧部设置有一固定用的笔夹(141)，且笔帽(14)上端还设置有一可更换的用于擦拭的橡皮(15)。

6.如权利要求1所述的可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，其特征在于：所述控制机构(13)中还包括一与控制机构(13)电性连接的LED灯，且笔杆(4)对应LED灯处设置成利于透光观察的透明窗口。

7.如权利要求1所述的可自动控制出铅及出铅长度的智能铅笔，其特征在于：所述笔杆(4)外侧，握笔处开有3个沿中心线均布的凹槽(41)，三个所述凹槽(41)与所述压力传感器(3)径向交错分布。