专利名称：全自动粉笔的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种书写工具，具体说是一种利用机械结构来实现的全自动粉笔书写工具。
随着教育事业不断发展和教师地位的提高，解决传统粉笔板书给广大教师带来的健康危害已成为迫切需要解决的问题。在此形势下，出现了许多用于解决这一难题的发明，中国实用新型专利ZL93207268.2号即为一列，它是一种自动粉笔套，在其圆筒状壳体的开口端设有具椭圆孔的夹持部位，借助按压椭圆孔的长轴两侧将粉笔套入壳内，释放后椭圆孔回复而将粉笔夹持定位，然后用来书写。
这种粉笔书写工具在实际使用中会有这样一些缺点。第一，书写过程中粉笔磨损后不能随时进行自动补偿，必须在粉笔被磨耗至一定程度后，用力按压夹持部位椭圆孔的长轴，然后调整粉笔伸出长度，合适后再释放使椭圆孔回复而将粉笔夹持定位后使用，显得烦锁而不方便。第二，由于粉笔伸出壳体的长度不能太短(否则会出现频烦调整长度的问题)，因此，在书写过程中存在容易折断粉笔的问题。
本实用新型的目的是在粉笔书写工具领域中，运用一些尚未使用过的具体手段提供一种使用起来干净卫生有宜于教师的健康，方便灵活，还能根据粉笔的损耗随时进行自动补偿，且不易折断粉笔这样一种全自动粉笔。
为实现上述目的及功能，本实用新型由粉笔护套、橡胶圈、压簧、一对夹板、笔筒、一对钢珠、定位套和笔头外壳及粉笔组成。
图1是全自动粉笔结构示意图。
图2是全自动粉笔在使用时，其中粉笔的受力分析图。
图1中，1是粉笔护套，2是橡胶圈，3是压簧，4是一对夹板，5是笔筒，6是一对钢珠，7是定位套，8是笔头外壳，9是粉笔。
图2中，F1是黑板给粉笔的压力，F2是夹板给粉笔的摩擦力，2N则是一付夹板对粉笔的夹持力，F3是橡胶圈给粉笔的摩擦力。Nc是橡胶圈给粉笔沿整个圆周法向的夹持力。假设，夹板与粉笔的摩擦系数为μ2，橡胶圈与粉笔的摩擦系数为μ3，则有F2＝2μ2N，F3＝μ3Nc。
参见图1，粉笔护套1与粉笔9之间是小间隙配合，其作用是保证粉笔在其中能够按照需要自由移动，同时使粉笔在受到侧压力时不会折断。橡胶圈2与粉笔护套1之间是过盈紧配合，而与粉笔9之间则为微量过盈配合，只要略施微力，粉笔可在其中移动，它的主要作用是保证粉护套在从受力压缩状态恢复到原始状态的过程中能靠此微量过盈产生的摩擦力带动粉笔同时移动，这一动作的实现是实现本实用新型功能的一个重要组成部份。夹板4是一对半圆并带微量锥度的柱体，钢珠6是一对放于规定位置，并对夹板4在一定条件下施加压力的零件。当夹板4受到沿X轴反方向的力作用而略为偏离初始位置时，钢珠6与夹板4之间就会松开，这就必然导至钢珠6给夹板4的压力消失，进而导至2N消失。反之，当夹板4受到沿X轴正向的力作用时，钢珠6与夹板4之间会挤压更紧，这就必然导致钢珠6给夹板4的压力变大，也就导至2N变大。因此，根据本实用新型的结构可以得知，作用力2N是单向力，即当夹板4受沿X轴正向的力作用时有，且随作用力增大而变大，减小而变小。反之，当受沿X轴反方向力作用时消失。这是实现本实用新型的最重要结构。在后面的说明中将使用这一结论而不重复论述。压簧3施加于笔芯护套上的力使其在非使用状态下处于结构要求的初始位置。笔筒5和笔头外壳8之间是过盈配合，用适中的力可将它们分开和装紧。笔头外壳8是用来安装相应结构件设计的。定位套7则是专为固定钢珠不弹出而设计的一般结构件。
下面参照附图通过实施例来说明其工作过程，从中可看到本实用新型的其它目的及优点首先，旋开笔筒5，然后将粉笔9从图1中X轴反向插入夹板4的中心孔中，这时夹板4因受力而向X轴的反向运动而偏离初始位置，因此2N变为零(因2N为单向力，此方向无)，这时，粉笔9则可顺利通过夹板4，然后再用微力使其插入并通过橡胶圈2，盖上笔筒5即完成了粉笔的装夹过程。
参见图2，粉笔装好后，使用过程中粉笔在X轴向共受到3个力作用，它们是F1、F2和F3，为保证在使用时粉笔受F1力作用而不后退，即应有F1＝F2＋F3，将F2＝2μ2N、F3＝μ3Nc(前面已作论述)代入则为F1＝μ3Nc＋2μ2N，F1作为黑板对粉笔的压力，其大小随时都在变化，而μ3Nc作为一微小摩擦力是一恒量，那么要保证F1不论变大变小，粉笔都不会后退而正常书写，就必须使2μ2N随F1作相同的变化。F1无论大小如何变化，其方向不变，它是沿X轴正向的力，此时夹板4将同样受到一个沿X轴正向的摩擦力(夹板4对粉笔9有预压力)，因此2N将随F1的变化而相应变化，也就是2μ2N会随F1的变大而变大，随F1的变小而变小，这样一直保证F1＝μ3Nc＋2μ2N不变，进而保证了书写时粉笔不会后退，从而实现了正常书写的重要条件之一。
参见图1，当书写中粉笔磨损后，黑板将粉笔护套沿X轴正向压缩，而粉笔不会后退(前面已论证)，因此保证了粉笔在黑板上连续书写。当整个笔体沿X轴正向移动时，受压缩的粉笔护套就会因弹簧力作用沿X轴反方向恢复到自由状态，在此过程中F3力将带动粉笔同时移动，这是因为此时只有F3一个力作用于粉笔上，夹板4对粉笔的夹持力2N这时因粉笔带动夹板4产生了一个向X轴反方向的力而消失(2N为单向力)，上述过程是粉笔磨耗自动补尝直至粉笔用完的原理。
如上所述，这些动作根据具体使用情况交替作用，由此完成了本实用新型的整个工作过程。
权利要求1全自动粉笔，在由笔头外壳、定位套和笔筒顺序配合组成的结构中，粉笔护套、橡胶圈、压簧、一对夹板和一对钢珠依次机械装配，其特征是橡胶圈与粉笔护套之间是过盈紧配合；笔筒和笔头外壳之间是过盈配合，用适中的力可将它们分开和装紧。
2根据权利要求1所述的全自动粉笔，其特征在于一对夹板就是一对半圆并带微量锥度的柱体。
专利摘要本实用新型提供了一种全自动粉笔书写工具，它主要由粉笔护套1、压簧2、夹板3、钢珠4、笔筒5、笔头外壳6和粉笔7组成。粉笔护套装在笔头外壳中，保护粉笔不被折断，并在黑板压力推动下后缩使粉笔与黑板之间保持正常的书写压力。夹板和钢珠组成的系统对粉笔产生单向夹持力，由此保证书写过程中粉笔不后退，最终实现使用干净卫生、粉笔不易折断且磨耗后可进行自动补偿直至粉笔用完这样一种全自动粉笔。
文档编号B43K23/00GK2224728SQ9424865
公开日1996年4月17日 申请日期1994年12月22日 优先权日1994年12月22日
发明者于列京 申请人:于列京