一种全针管式智能中性笔的制作方法

本发明涉及文具领域，具体的说是一种全针管式智能中性笔。

背景技术：

书写介质的粘度介于水性和油性之间的圆珠笔称为中性笔；中性笔起源于日本，是目前国际上流行的一种新颖的书写工具。中性笔兼具自来水笔和圆珠笔的优点，书写手感舒适，油墨粘度较低，并增加容易润滑的物质，因而比普通油性圆珠笔更加顺滑，是油性圆珠笔的升级换代产品。

笔头类型：

1、子弹头型

仔细观察这种中性笔的笔头，我们会发现它们就象一颗子弹一样。在制造过程中，我们通过金属切削将一根原棒切削成一颗完整的笔头。子弹头型适合制造更粗的笔头，市面上较多的是0.5MM，最粗的可以可以达到1.2。

2、针管型

通常，我们将这种类型的笔头称为“全针管”。它与子弹头型笔头的关键区别就在于，它由非切削方式加工而成。在加工成笔头之前，它是一根完整的细管，通过精密仪器从3个方向在细管前端打3个凹点，形成球珠的碗座；而后面的细管则形成三角形的油槽。油墨经过油槽流出，再通过球珠的滚动带出油墨，完成书写过程。针管型适合制造较细的笔头，例如0.30、0.25等等。

3、半针管

半针管是介乎与子弹头和针管之间,外形更加美观。笔头尖端可以做到跟针管一样细,而笔头尾端跟子弹头的尾端是一样大的。半针管型可以制造相对较细的笔头，例如0.48，0.35等等。

现在的生活中，由于使用者在不使用中性笔时，未及时将笔帽套上，且随意放置，很容易造成中性笔的油墨划到皮肤或衣服上，清除衣服上的油墨方法为：

(1)将酒精倒在衣服上中性笔的划痕上，每一道划痕上都要均匀的覆盖上酒精，酒精要选用浓度不小于75％的医药用酒精。

(2)把衣服上倒了酒精的这一面向上放，尽量不要接触衣服的其它面，否则中性笔的印记颜色有可能会染到衣服的其它部分。

(3)用普通的洗脸盆，准备好大半盆水，接下来将满满两瓶盖的漂白水倒在了清水中，注意一定要是满满两瓶盖才行。稍做搅拌，之后再加少许的洗衣粉，这个量可以自己掌握。之后也稍做搅拌，让洗衣粉能充分溶于水中。

(4)将衣服完全浸泡在水里，时间是二十分钟。时间到了，清洗衣服,则不会留下印记。

通过上述方法可知，中性笔的油墨划到衣服上之后，将划痕去除的过程较为复杂，鉴于此，本发明提供了一种针对全针管型中性笔的防划痕书写笔，能够有效减小中性笔油墨划到皮肤或衣服上的概率。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的不足，本发明中所述的一种全针管式智能中性笔，其能够有效减小全针管型中性笔油墨划到皮肤或衣服上的概率，减少使用者的清洗麻烦。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全针管式智能中性笔，包括笔杆、笔芯、笔头、顶盖、芯帽和笔帽，笔芯安装在笔杆内，笔头安装在笔芯下端，笔杆顶部安装有顶盖，芯帽安装在笔杆下部，笔帽套在笔杆上；所述的笔杆外侧安装有PLC控制器、开关、报警器和压力传感器，所述的PLC控制器用于控制本发明中各传感器的自动作业，所述的开关用于人工控制整个本发明的电力通断，所述的报警器与下述的液位传感器电连接，压力传感器安装在人手正常持笔的位置，用于检测人是否在持笔写字，笔杆内侧中部固连有空心圆柱形限位筒，所述的笔芯贯穿限位筒，笔芯可以在限位筒内进行上下滑动，限位筒所起的作用是使笔芯始终在笔杆的中心轴线上进行上下滑动，从而不会发生偏移而影响下述过程中笔芯的复位，笔芯顶部设置有外螺纹，笔芯顶部与通过螺纹连接有一号铁块，从而一号铁块能较容易的从笔芯上拆卸下来，该设计是便于使用过程中的更换笔芯；笔杆内侧上部安装有卷簧，卷簧安装在笔杆与笔芯之间，笔芯可以在笔杆内转动，卷簧可以将转动过后的笔芯进行复位；所述的顶盖下端安装有一号电磁铁和红外传感器，一号电磁铁与笔芯顶部的一号铁块之间布置有复位弹簧，且复位弹簧顶端与顶盖相固连，复位弹簧底部与一号铁块相接触，当一号电磁铁工作时，一号电磁铁可对一号铁块施加一个向上的吸力，使得笔芯向上滑动，此时复位弹簧被压缩，复位弹簧的作用是通过弹簧恢复力使笔芯向下滑动以将笔芯进行复位；其中，复位弹簧并不与一号铁块相连接，从而后续使用过程中，笔芯旋转不会影响到复位弹簧的状态，避免复位弹簧随笔芯旋转而进行扭转，使得复位弹簧与顶盖之间的连接处出现损坏。

笔杆内部前后两侧对称设置有一对滑芯槽，笔芯下部前后两侧对称设置有一对滑芯块，滑芯块位于笔杆下端，且一对滑芯块可嵌入一对滑芯槽内；当一对滑芯块未处于一对滑芯槽正下方时，笔芯的滑芯块上端与笔杆下端面相接触，从而使得笔芯无法向笔杆内部滑动；所述的笔芯右部竖直设置有滑簧槽，所述的卷簧端部固连在笔杆内侧面，卷簧尾部嵌入滑簧槽内，该设计使得卷簧转动以携带笔芯同步转动的同时，笔芯还能进行上下滑动而不拉扯卷簧，从而使得卷簧不会妨碍到笔芯的上下滑动，且该设计便于后续使用过程中的跟换笔芯。

卷簧端部的笔杆内侧面上固连有二号铁块，卷簧上安装有二号电磁铁；当二号铁块与二号电磁铁相吸附时，笔芯的一对滑芯块与笔杆的一对滑芯槽之间的角度垂直，此时卷簧处于收缩压紧状态；卷簧的作用是带动笔芯在笔杆中部做旋转运动，二号铁块与二号电磁铁的作用是使得笔芯能够紧固在笔杆内而不进行旋转运动。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的笔帽内侧面中部设置有锥形的集油槽，集油槽内安装有液位传感器，集油槽是对笔芯溢出的油墨进行收集，液位传感器检测到流体油墨时，则发出信号到报警器，报警器接收到信号后发出警报以提醒使用者，防止使用者不知情而在后续打开笔帽时油墨溅到身上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的笔头为全针管型。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的笔杆顶部内侧面均匀设置有环形凹槽，顶盖为弹性橡胶材质制成，顶盖下部外侧面均匀设置有环形凸起，顶盖的环形凸起可嵌入笔杆的环形凹槽内，且环形凸起的最大直径大于环形凹槽的最大内径，多个环形凸起分别嵌入到多个环形凹槽内，该设计使得顶盖不易从笔杆内脱落；因为顶盖时弹性橡胶材质，具有一定的膨胀伸缩性，从而使得顶盖的环形凸起能够紧实的嵌入笔杆的环形凹槽内，当需要对笔芯进行更换时，用手将顶盖拔出，将顶盖连同一号电磁铁与复位弹簧一起从笔杆内取出，将一号铁块与笔芯分离，再将笔芯从笔杆下端抽出即可，该设计使得本发明的笔芯便于更换。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的顶盖下端的红外传感器位于笔杆的滑芯槽正上方，从而当滑芯块运动到滑芯槽处时能够被红外传感器检测到，红外传感器检测到之后，发出信号以使得一号电磁铁通电工作，以对一号铁块施加一个向上的吸力，使得笔芯向上滑动，从而使得笔头缩入芯帽内，且红外传感器的红外光线靠近滑芯槽右侧壁，该设计是使得只有整个滑芯块均位于滑芯槽正下方时，红外传感器才能感应到，防止滑芯块还只有部分运动到滑芯槽时，红外传感器就已经发送信号使一号电磁铁通电吸附一号铁块，因为此时滑芯块仍有部分面积被笔杆下端面所阻挡，笔芯无法向笔杆上部滑动，且此时滑芯块与笔杆之间的摩擦力增大，影响到卷簧带动笔芯旋转以使得剩余部分面积的滑芯块无法运动到滑芯槽正下方，从而出现卡死状态；所以红外传感器的上述位置设计能有效的使本发明正常工作而避免卡死状况。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述的笔杆和笔帽的材料均为PP塑料，PP塑料具有质量轻、韧性好、耐化学性好、流动性能好、耐应力开裂性能好和弯曲疲劳寿命高等优点，PP塑料的性能满足叶片在本发明性能中的要求，既有一定的强度又有一定的韧性。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述的芯帽上还安装有亮度感应器，亮度感应器用于检测芯帽外的光亮大小，从而判断笔帽是否盖住了笔头，当亮度感应器判断到芯帽外无亮光时，则PLC控制器控制本发明的所有电子元件断电，从而避免电的浪费。

有益效果：

(1)本发明中所述的一种全针管式智能中性笔，在使用者长期为持笔写字，且笔头未被笔帽盖上时，能够实现自动将笔芯缩回芯帽内，有效的减小了使用者被笔头划到皮肤和衣服的概率，且全针管型笔头易损坏，而本发明的笔芯缩回芯帽内也能避免该中性笔因碰撞而掉落到地面上造成笔头损坏的概率。

(2)本发明中所述的一种全针管式智能中性笔，芯帽上安装有亮度感应器，当使用者不再持笔写字时，亮度传感器能够判断笔头是否被笔帽盖上，当判断笔头以被笔帽盖上时，本发明能够自动断电，从而避免了电力的不必要消耗。

(3)本发明中所述的一种全针管式智能中性笔，其一号铁块与笔芯可拆卸分离，卷簧与笔芯可拆卸分离，从而使得本发明的笔芯便于跟换。

(4)本发明中所述的一种全针管式智能中性笔，在使用者进行书写时，笔芯不会发生运动，从而不会妨碍使用者的书写，而在使用者不持笔书写，且笔帽未盖上时，笔芯则自动旋转缩回，使用者重新拿起笔时，笔头自动弹出，自动化程度高，使用方便。

(5)本发明中所述的一种全针管式智能中性笔，其只有感应到使用者在一段时间内持笔时，笔头才会缩回芯帽内，并不会因使用者放下笔而立即缩回芯帽，设计人性化。

(6)本发明中所述的一种全针管式智能中性笔，其旋转全针管型笔芯时，虽然需要将芯帽取下便于对笔芯进行旋转，但由于本发明的一号铁块与复位弹簧不相连，从而本发明的笔芯在旋转的过程中，复位弹簧不会随笔芯旋转而产生扭转，以造成复位弹簧与顶盖之间的连接处出现损坏，从而该设计使得本发明的使用寿命更长。

(7)本发明中所述的一种全针管式智能中性笔，其笔帽能够检测到笔芯是否出现溢墨的情况，从而能够提醒使用者，防止使用者不知情而在后续打开笔帽时油墨溅到身上。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明不工作时的示意图；

图2是本发明笔头缩进芯帽中的示意图；

图3中a图是本发明在书写时笔芯的滑芯块相对于笔杆的位置示意图；

图3中b图是本发明在书写时卷簧的位置示意图；

图4中a图是本发明在笔头即将缩回芯帽内时，滑芯块相对于笔杆的位置示意图；

图4中b图是本发明在笔头即将缩回芯帽内时卷簧的位置示意图；

图5是本发明红外传感器作用在笔芯的滑芯块上时的示意图；

图中：笔杆1、笔芯2、笔头3、顶盖4、芯帽5、笔帽6、卷簧7、复位弹簧8、限位筒11、滑芯槽12、一号铁块21、滑芯块22、滑簧槽23、转头凹槽31、一号电磁铁41、红外传感器42、集油槽61、二号铁块71、二号电磁铁72。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合实施方式，进一步阐述本发明。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，本发明所述的一种全针管式智能中性笔，包括笔杆1、笔芯2、笔头3、顶盖4、芯帽5和笔帽6，笔芯2安装在笔杆1内，笔头3安装在笔芯2下端，笔杆1顶部安装有顶盖4，芯帽5安装在笔杆1下部，笔帽6套在笔杆1上；所述的笔杆1外侧安装有PLC控制器、开关、报警器和压力传感器，所述的PLC控制器用于控制本发明中各传感器的自动作业，所述的开关用于人工控制整个本发明的电力通断，所述的报警器与下述的液位传感器电连接，压力传感器安装在人手正常持笔的位置，用于检测人是否在持笔写字，笔杆1内侧中部固连有空心圆柱形限位筒11，所述的笔芯2贯穿限位筒11，笔芯2可以在限位筒11内进行上下滑动，限位筒11所起的作用是使笔芯2始终在笔杆1的中心轴线上进行上下滑动，从而不会发生偏移而影响下述过程中笔芯2的复位，笔芯2顶部设置有外螺纹，笔芯2顶部与通过螺纹连接有一号铁块21，从而一号铁块21能较容易的从笔芯2上拆卸下来，该设计是便于使用过程中的更换笔芯2；笔杆1内侧上部安装有卷簧7，卷簧7安装在笔杆1与笔芯2之间，笔芯2可以在笔杆1内转动，卷簧7可以将转动过后的笔芯进行复位；所述的顶盖4下端安装有一号电磁铁41和红外传感器42，一号电磁铁41与笔芯2顶部的一号铁块21之间布置有复位弹簧8，且复位弹簧8顶端与顶盖4相固连，复位弹簧8底部与一号铁块21相接触，当一号电磁铁41工作时，一号电磁铁41可对一号铁块21施加一个向上的吸力，使得笔芯2向上滑动，此时复位弹簧8被压缩，复位弹簧8的作用是通过弹簧恢复力使笔芯2向下滑动以将笔芯2进行复位；其中，复位弹簧8并不与一号铁块21相连接，从而后续使用过程中，笔芯2旋转不会影响到复位弹簧8的状态，避免复位弹簧8随笔芯2旋转而进行扭转，使得复位弹簧8与顶盖4之间的连接处出现损坏。

笔杆1内部前后两侧对称设置有一对滑芯槽12，笔芯2下部前后两侧对称设置有一对滑芯块22，滑芯块22位于笔杆1下端，且一对滑芯块22可嵌入一对滑芯槽12内；当一对滑芯块22未处于一对滑芯槽12正下方时，笔芯的滑芯块22上端与笔杆1下端面相接触，从而使得笔芯2无法向笔杆1内部滑动；所述的笔芯2右部竖直设置有滑簧槽23，所述的卷簧7端部固连在笔杆1内侧面，卷簧7尾部嵌入滑簧槽23内，该设计使得卷簧7转动以携带笔芯2同步转动的同时，笔芯2还能进行上下滑动而不拉扯卷簧7，从而使得卷簧7不会妨碍到笔芯2的上下滑动；且该设计便于后续使用过程中的跟换笔芯2。

卷簧7端部的笔杆1内侧面上固连有二号铁块71，卷簧7上安装有二号电磁铁72；当二号铁块71与二号电磁铁72相吸附时，笔芯2的一对滑芯块22与笔杆1的一对滑芯槽12之间的角度垂直，此时卷簧7处于收缩压紧状态；卷簧7的作用是带动笔芯2在笔杆1中部做旋转运动，二号铁块71与二号电磁铁72的作用是使得笔芯2能够紧固在笔杆1内而不进行旋转运动。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的笔帽6内侧面中部设置有锥形的集油槽61，集油槽61内安装有液位传感器，集油槽61是对笔芯2溢出的油墨进行收集，液位传感器检测到流体油墨时，则发出信号到报警器，报警器接收到信号后发出警报以提醒使用者，防止使用者不知情而在后续打开笔帽6时油墨溅到身上。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的笔杆1顶部内侧面均匀设置有环形凹槽，顶盖4为弹性橡胶材质制成，顶盖4下部外侧面均匀设置有环形凸起，顶盖4的环形凸起可嵌入笔杆1的环形凹槽内，且环形凸起的最大直径大于环形凹槽的最大内径，由图示可以看到，多个环形凸起分别嵌入到多个环形凹槽内，该设计使得顶盖4不易从笔杆1内脱落；因为顶盖4时弹性橡胶材质，具有一定的膨胀伸缩性，从而使得顶盖4的环形凸起能够紧实的嵌入笔杆1的环形凹槽内，当需要对笔芯2进行更换时，用手将顶盖4拔出，将顶盖4连同一号电磁铁41与复位弹簧8一起从笔杆1内取出，将一号铁块21与笔芯2分离，再将笔芯2从笔杆1下端抽出即可，该设计使得本发明的笔芯2便于更换。

作为本发明的一种优选技术方案，所述的顶盖4下端的红外传感器42位于笔杆1的滑芯槽12正上方，从而当滑芯块22运动到滑芯槽12处时能够被红外传感器42检测到，红外传感器42检测到之后，发出信号以使得一号电磁铁41通电工作，以对一号铁块21施加一个向上的吸力，使得笔芯2向上滑动，从而使得笔头3缩入芯帽5内，且红外传感器42的红外光线靠近滑芯槽12右侧壁，该设计是使得只有整个滑芯块22均位于滑芯槽12正下方时，红外传感器42才能感应到，防止滑芯块22还只有部分运动到滑芯槽12时，红外传感器42就已经发送信号使一号电磁铁41通电吸附一号铁块21，因为此时滑芯块22仍有部分面积被笔杆1下端面所阻挡，笔芯2无法向笔杆上部滑动，且此时滑芯块22与笔杆1之间的摩擦力增大，影响到卷簧7带动笔芯旋转以使得剩余部分面积的滑芯块无法运动到滑芯槽12正下方，从而出现卡死状态；所以红外传感器42的上述位置设计能有效的使本发明正常工作而避免卡死状况。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述的笔杆1和笔帽6的材料均为PP塑料，PP塑料具有质量轻、韧性好、耐化学性好、流动性能好、耐应力开裂性能好和弯曲疲劳寿命高等优点，PP塑料的性能满足叶片在本发明性能中的要求，既有一定的强度又有一定的韧性。

作为本发明的一种优选的技术方案，所述的芯帽5上还安装有亮度感应器，亮度感应器用于检测芯帽5外的光亮大小，从而判断笔帽5是否盖住了笔头3，当亮度感应器判断到芯帽5外无亮光时，则PLC控制器控制本发明的所有电子元件断电，从而避免电的浪费。

工作过程：

初始状态下，笔芯2的一对滑芯块22未处于一对滑芯槽12正下方时，笔芯的滑芯块22上端与笔杆1下端面相接触，笔帽6套在笔杆下端，且二号铁块71与二号电磁铁72未吸附在一起，此时卷簧处于完全松弛状态。(如图1所示)

当需要用该笔进行书写时，则人工将笔帽6与芯帽5均取下，接着，人工捏住位于笔杆外的笔芯，再将笔芯2在笔杆1内旋转，在笔芯2旋转的过程中，卷簧7进行收缩压紧，直至卷簧7上的二号电磁铁72靠近二号铁块71，此时PLC控制器控制二号电磁铁72通电，使得二号电磁铁72吸附住二号铁块71(如图3所示)，从而使得卷簧7与二号铁块71相紧固，从而卷簧7无法再收缩，进而笔芯2无法再被转动，此时，卷簧7处于收缩压紧状态，使用者停止对笔头的旋转，并将芯帽5套在笔杆1下端，接着使用者持该笔进行书写。

当使用者停止持笔书写，且停止持笔达到一定时间之后，亮度感应器判断到芯帽5是否有亮光，当判断无亮光，则说明使用者已将笔帽6套上，则PLC控制器控制本发明的所有电子元件断电；当判断有亮光，则说明使用者长时间未持笔写字，且笔帽6未将笔头3盖上，则此时，压力传感器发送信号给PLC控制器，PLC控制器控制二号电磁铁72断电，使得二号电磁铁72脱离二号铁块71，卷簧7从收缩压紧状态向松弛状态进行恢复，在卷簧7复位的过程中，卷簧7带动笔芯2在笔杆1内旋转，笔芯2旋转带动滑芯块22在笔杆1下端面转动，当滑芯块22完全运动到滑芯槽12处时(如图4所示)，能够被红外传感器42检测到，红外传感器42检测到之后，发出信号以使得一号电磁铁41通电工作，以对一号铁块21施加一个向上的吸力，使得笔芯2向上滑动，从而使得笔头3缩入芯帽5内，避免笔头3的油墨划到使用者的皮肤或衣服，此时复位弹簧8处于压缩状态；

当压力传感器感应到使用者再次持笔时，则一号电磁铁41断电，一号电磁铁41无法再吸附住一号铁块21，从而笔芯2在复位弹簧8的恢复力作用下重新向下快速弹出，以使得笔头3重新伸出芯帽5外，接着使用者再次取下芯帽以将笔芯旋转到二号电磁铁72与二号铁块71贴合处，以继续进行书写工作。

当笔芯2无墨需要进行跟换时，则将顶盖4拔出，将顶盖4连同一号电磁铁41与复位弹簧8一起从笔杆1内取出，将一号铁块21与笔芯2分离，再将笔芯2从笔杆1下端抽出即可，接着将新笔芯放入笔杆1，一号铁块21安装在新笔芯上，且卷簧7一端重新嵌入新笔芯的滑簧槽23中，接着将顶盖4连同一号电磁铁41与复位弹簧8重新嵌入笔杆1内，从而完成笔芯2的跟换。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。