使尺殼縮小化、重量輕質化及使尺條增長的自動回卷式捲尺構造的製作方法
2023-05-12 06:43:46
專利名稱：使尺殼縮小化、重量輕質化及使尺條增長的自動回卷式捲尺構造的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種是涉及一種用於丈量長度的捲尺構造。
背景技術：
目前的小捲尺，其尺條為弧形鋼尺(即斷面呈弧形)，在拉出後具有極佳的挺立度，該尺條長度由2m～10m不等，但為了便於更長距離的丈量，則有業者開發出體積較大的15m大捲尺(尺條斷面呈弧形)，這種大捲尺的尺條也是金屬弧形尺板，前述大、小兩種捲尺都屬於」掌上型」捲尺，其優點是體積小，容易攜帶，手掌容易掌控。
上述中，2m～10m小捲尺的尺殼內除了捲筒外，尚包括卷繞在捲筒外圍的尺條、及卷繞在捲筒內的渦卷式彈簧，當尺條由尺殼開口拉出後會帶動捲筒順向旋轉並使彈簧捲縮；反之，當尺條松放後，捲筒受到彈簧的復原動作而產生逆向旋轉以將尺條回卷。
上述中，15m大捲尺的尺殼內只設置捲筒，沒有渦卷形彈簧，所以捲筒體積縮小後能增加卷繞在捲筒上的尺條長度，因此尺條長度能比上述小捲尺多出5m以上；當尺條拉出時捲筒會跟著順時旋轉，反之，以手動旋轉尺殼外的搖柄時能使捲筒逆時旋轉，以將尺條回卷。
其次，另有一種超大型捲尺，其尺條分為布尺條、平板鋼尺，前者布尺條是為軟性，所以拉出後並沒有挺立度，後者平板鋼尺條雖為金屬制，但為平板形(斷面非弧形)，由於尺面沒有彎曲弧度，所以拉出後也沒有極佳的挺立度，因此兩者拉出後都容易拗折。這二種超大型捲尺因體積大，所以操作時須以左手握著捲尺上方的提把，以右手來捲動設於中央的手柄，當尺條拉出時會使捲筒順時旋轉；而當以手動旋轉搖柄時，能使搖柄另端的中央齒輪旋轉，中央齒輪再帶動圍繞在其四周相嚙合的行星齒輪組，然後行星齒輪組帶動捲筒逆時旋轉，捲筒在前述齒輪組的齒數比變換後以倍比速度回捲尺條，所以尺條能快速回卷；這種關於使用行星齒輪組改變捲筒回卷速度的技術，可參考下列專利文獻1、2所示。
上述中，小捲尺的捲筒內部空間除了容納渦卷式彈簧之外，還需預留有足夠的空間供彈簧擴張，由於空間有限，所以彈簧不能任意加長，因此在彈簧長度、及彈力都設限的狀態下，就無法使尺條任意加長，故如何在尺殼體積不變的狀態下增長尺條長度是本發明欲改進的重點之一。
其次，如果尺條增長後超過彈簧的彈力卷收範圍，將使尺條在回卷時因彈簧簧力耗盡而無法完成回捲動作，換言之，會餘留有少部份(即前段)的尺條在尺殼開口外，因此如何使尺條在增長後還能完成回捲動作是本發明欲改進的重點之二。
再者，當尺條增長後，回捲入於尺殼內的時間就會增長，為了不使回卷時間增長，如何使尺條能快速回卷亦成為本發明欲改進的重點之三。
此外，10m以上的捲尺雖有較長的尺條長度，但缺點是體積大、重量重、不容易掌握，尤其是對東方人極為不利；又15m的大捲尺除上述問題之外，還因尺殼內沒有渦卷式彈簧導致尺條回卷時須為手動操作實施，因此如何將大捲尺的體積縮小化、重量輕質化、及使尺條自動回卷化，則是本發明欲改進的重點之四。
上述中，超大型捲尺的布尺條及平板鋼尺雖能提供20m～100m的長距離丈量，但體積始終無法縮小，雖然超大型捲尺內已設置了使尺條快速回卷的行星齒輪組，但仍無法滿足使用者更簡易、省力的操作需求，而本發明的技術手段則可提供超大型捲尺改進上述的問題點。
專利文獻1美國專利公告4,189,107，公告日期1980年12月19，名稱自動回卷的捲尺/COILABLE RULE WITH AUTOMATIC RECOIL。
專利文獻2日本特許公開9-287901，
公開日期1997年11月4日，名稱捲尺。
發明內容
本發明的主要目的在於提供一種比傳統小捲尺拉出更長尺條的捲尺構造。
本發明的次一目的在於提供一種使傳統大捲尺的尺殼縮小化、重量輕質化、及改為自動回卷的捲尺構造。
本發明的再一目的在於提供一種使尺條快速回卷的捲尺構造。
本發明的又一目的在於提供一種使尺條在增長後還能順利回卷完成的捲尺構造。
本發明的另一目的在於提供一種使超大型捲尺在加置渦卷式彈簧後使手動回卷改為自動回卷的捲尺構造，而且比原始預加置渦卷形彈簧的方式更能減輕重量、及縮小體積。
為解決上述的問題點，本發明技術手段是這樣實現的，一種使尺殼縮小化、重量輕質化、及使尺條增長的自動回卷式捲尺構造，其特徵在於包括一尺殼，為中空殼體；一捲筒，設置在尺殼內，其外圍具有溝槽，內部具有單向開口的筒槽；一尺條，纏卷於捲筒的溝槽內；
一收卷裝置，為一卷輪設置在捲筒的筒槽內，該卷輪的側部設置容槽且槽內具有內環齒，又卷輪內設置渦卷形彈簧；一轉軸，軸向穿梭於卷輪的內部中央，其以卡槽供前述渦卷形彈簧的內端卡固；一基板，設置在前述卷輪的側端，並以設在板面上的齒輪組與卷輪的內環齒相嚙合；及一小齒輪，與前述齒輪組其相嚙合，且受到前述轉軸或捲筒的帶動後能使齒輪組轉動。
根據上述的捲尺構造，其中，轉軸貫穿基板中心的穿孔，並以側端的四方形區段與捲筒側壁中心的四方孔配合，該轉軸兩外側端是與外殼兩側內壁軸接，又小齒輪是固接在轉軸的側端。
根據上述的捲尺構造，其中，基板能定位軸而固定在尺殼的內壁側。
根據上述的捲尺構造，其中，轉軸側端的方形區段與基板中心的四方孔配合，且轉軸外側端的四方塊與外殼內壁一側固接，而另一外側端則與外殼內壁另側軸接，而小齒輪是設置在捲筒的筒槽內壁中心與行星齒輪組嚙合。
根據上述的捲尺構造，其中，基板設置在尺殼內壁一側，小齒輪是設置在轉軸的側端並與基板的行星齒輪組嚙合，該轉軸是固定在捲筒的筒槽內壁中心且朝單向開口方向突出，又轉軸的兩外側端與殼體兩內壁軸接。
根據上述的捲尺構造，其中，齒輪組為下列其中一種，行星齒輪組、變速齒輪組。
根據上述的捲尺構造，其中，捲筒的筒槽設置著具有封閉單向開口的筒蓋。
根據上述的自動回卷式捲尺構造，其中卷輪內設置一供渦卷式彈簧捲縮在內的內環套。
根據上述的自動回卷式捲尺構造，其中捲筒的溝槽內夾置著一金屬勾片，該勾片能勾掛著尺條的末端部。
上述本發明的實施可獲至下列優點本發明主要是渦卷式彈簧的彈力加上小齒輪、齒輪組及內環齒間三者齒數比不同的配合關係，而使捲筒能以倍比速度旋轉，故當卷輪旋轉一圈時，捲筒能以倍比圈數旋轉。由於渦卷式彈簧長度能比傳統更為縮短，相形之下，就能使捲筒的筒槽容積縮小，使筒溝加深以卷繞更多圈數的尺條，因此在尺殼體積不變的狀態下，尺條反而能夠增長。
其次，本發明技術若提供給大捲尺(如15m以上)，就能在大捲尺的尺殼內裝置渦卷式彈簧，由於彈簧的圈數少，所以捲筒及尺殼體積能得以縮小，使得整體造型變小及輕量化，以利於攜帶及握持操作，另使尺條能以自動回卷方式實施，達到省時省力需求。
再者，由於彈簧的簧力以及齒輪間的倍比配合關係，使得捲筒的轉速為卷輪的數倍，故尺條的回卷速度增快，故能在尺條增長後仍不會使迴轉時間增長，而且也能順利完成尺條的回捲動作，不會因簧力不足而餘留尺條前段在尺殼開口外的問題點發生。
此外，本發明技術若提供給超大型捲尺(布尺條、平板鋼尺)時，能在原長度尺條的捲筒內加置渦卷式彈簧後，其所需的重量及空間均減少50％以上，故在體積縮小化、重量輕質化方面助益甚大，而且能使手動回卷改為自動回卷，大大提高超大型捲尺的方便性及適用性。
為了更具體呈現本發明的內容，以下參考圖式，針對本發明的實施型態作詳細說明。
圖1本發明捲尺的第1實施形態立體分解圖。
圖2為圖1捲尺的立體組合圖。
圖3為圖1捲尺的全剖視圖。
圖4為圖1捲尺的尺條拉出動作示意圖。
圖5為圖1捲尺的尺條回捲動作示意圖。
圖6本發明捲尺的第2實施形態的立體分解圖。
圖7為圖6捲尺的全剖視圖。
圖8本發明捲尺的第3實施型態的立體分解圖。
圖9為圖8捲尺的縱斷面圖。
圖10本發明捲尺的第4實施型態的立體分解圖。
圖11為圖10的內環套與渦卷式彈簧組合後的剖面圖。
圖12為圖10的收卷裝置全剖視圖。
具體實施例方式
第1實施形態如圖1～圖3為本發明第1實施形態的捲尺立體分解圖、立體組合圖、及全剖視圖，圖中揭示出一捲尺10A，其包括一尺殼1，為中空殼體；一捲筒2，設置在尺殼1內，其外圍具有溝槽21，內部具有筒槽22；一尺條3，纏卷於捲筒2的溝槽21內；一轉軸5，軸向設置在捲筒2的筒槽22中央；一收卷裝置4，為一卷輪42設置在捲筒2的筒槽22內，該卷輪42的側部設置容槽421且槽內具有內環齒422，又卷輪42內設置渦卷形彈簧44，彈簧的外端442卡固於卷輪卡槽423內；一轉軸5，軸向穿梭於卷輪42的內部中央，其以卡槽51供前述渦卷形彈簧44的內端441卡固；一基板6，設置在前述卷輪42的側端，並在板面上設置齒輪組61(如行星齒輪組)與卷輪42的內環齒422相嚙合；及一小齒輪7，位在前述齒輪組61的中央並與其相嚙合，其受前述轉軸5或捲筒2的帶動後能使齒輪組61轉動。
上述中，尺殼1是由左右兩半殼對稱配合後再以螺絲12固定或採高周波熔接等技術結合；另外，在尺殼1上能設置一針對尺條3產生剎車止動作用的剎車鍵15，該剎車鍵也能位在尺殼1側壁並設置成按鍵狀(未揭示)；此外，尺殼1下設置一能供尺條3穿出並能阻擋尺勾31導入尺殼1內的硬質擋嘴14。
上述中，捲筒2的筒槽22具有單向開口以供收卷裝置4、基板6置入後再以筒蓋24封閉，捲筒2的側壁中心具有一四方孔23以供轉軸5側端的方形區段52配合；因此，捲筒2轉動時會同步帶動轉軸5旋轉，又轉軸5的側端還結合有小齒輪7，所以小齒輪7也會隨著捲筒2同步連動。
上述中，尺條3是卷繞的金屬尺板，其中一端為尺勾31，另端部32則固定於捲筒2的卡槽27內。
上述中，收卷裝置4的卷輪42側部設置容槽421以容納前述基板6的齒輪組61，以使其使與容槽421內壁的內環齒422相嚙合；前述渦卷式彈簧44的內端441、外端442分別固定於轉軸卡槽51及卷輪卡槽423。
上述中，轉軸5是貫穿卷輪42及基板6中心的穿孔63，且兩外側端與尺殼1兩側內壁軸接，在軸接處則設置軸承11以利其轉動；又轉軸5側端設置四方形區段52以與捲筒2側壁的四方孔23配合，以使兩者能同步旋轉。
上述中，基板6是設置在卷輪42側部容槽421內，為了使其固定不轉動，可藉數根定位軸64將其固定在尺殼1的一側內壁；其次，基板6上所設置的齒輪組61可為下列其中之一，如圖面所示的行星齒輪組、及未在圖面上揭示的變速齒輪組。圖式中揭示出行星齒輪組61是由三個同樣齒數的齒輪以等角等距組成；如果是採用未在圖面上揭示的變速齒輪組，則是使用至少一個齒輪以上且不同齒數的大小齒輪來配合。唯不論是選擇哪一種齒輪組，最終都需要與卷輪42的內環齒422及小齒輪7相嚙合，而且都能產生倍比旋轉效果。
上述中，小齒輪7是固定在轉軸5側端，所以能隨轉軸5同步轉動，由於小齒輪7位在基板6中央，遂能與齒輪組61(如行星齒輪組)相嚙合並用於帶動齒輪組61轉動。
如圖4所示，為第1實施形態捲尺10A拉出尺條3的動作示意圖，圖中揭示尺條3向右側拉出時可同步帶動捲筒2、轉軸5、小齒輪7以逆時針旋轉，但與轉軸5另端採圓孔配合的基板6並不會轉動，但設於基板6側面的齒輪組61受小齒輪7的帶動而呈順時針旋轉，又卷輪42的內環齒422受到齒輪組61的帶動而使卷輪42同樣呈順時針旋轉，由於齒數比是小齒輪7＜齒輪組61＜卷輪內環齒422，所以轉速是小齒輪7(轉軸5、捲筒2)＞齒輪組61＞卷輪內環齒422，又此時卷輪42與轉軸43旋轉方向相反，因此使渦卷式彈簧44得以呈現扭轉狀態而產生復原時的扭力。
如圖5所示，為第1實施形態捲尺10A的尺條3回捲動作示意圖，圖中揭示當尺條3釋放時，渦卷式彈簧44復原的扭力可帶動卷輪42逆時針旋轉，同理，上述齒數比的配合而能帶動捲筒2以高出卷輪42數倍(視齒數比而定)的轉速順時針旋轉以收回尺條3，因此，能較傳統捲尺僅靠彈簧力道收回尺條的速度更快速。
第2實施形態如圖6、圖7所示，為本發明捲尺10B的第2實施形態立體分解圖及全剖視圖，圖中揭示出其與上述捲尺10A的最大差異在於轉軸5外側端以四方塊54固接於殼體1內壁，另一外側端則軸接於外殼1的另端內壁，而基板6以四方孔62與轉軸5側端的四方形區段53配合，據此將使轉軸5與基板6皆是固定不會轉動的；而小齒輪7則改設於捲筒2的筒槽22內壁中心，該小齒輪7能與捲筒2一體成形，且小齒輪7位在基板6的中心而與齒輪組61嚙合。同理，當拉出尺條3時(如圖7所示)，捲筒2會以轉軸5為軸心逆時針旋轉(轉軸5與基板6不動)，而小齒輪7也會同步旋轉並帶動齒輪組61旋轉，藉助齒輪組61而使卷輪42順時針旋轉以使渦卷式彈簧44得以扭轉以產生復原時的扭力；同理，在尺條3釋放後，卷輪42便能帶動捲筒2以高速卷收尺條3。
第3實施形態如圖8、圖9所示，為本發明捲尺10C的第3實施形態的立體分解圖及縱斷面圖，圖中揭示出其與上述二捲尺10A、10B的最大差異在於具有齒輪組61的基板6是設置在殼體1的一側內壁，兩者能一體成形結合；又捲筒2的筒槽22內部中心具有一朝筒槽22開口方向軸向突出的轉軸5，該轉軸5的突出端設置小齒輪7以與齒輪組61嚙合，且轉軸5同樣具有卡槽51以供渦卷式彈簧44的內端441卡固，而彈簧44外端則卡固於卷輪卡槽423內，該轉軸5的兩外側端是與外殼1的兩側內壁軸接結合。同理，當拉出尺條3時，會使捲筒2與卷輪42轉向相反，造成渦卷式彈簧44扭轉以產生復原時的扭力；當釋放尺條3後，齒輪組61等的齒數比配合而能使捲筒2以高出卷輪42數倍(視齒數比而定)的轉速旋轉以收回尺條3。
第4實施形態如圖10所示，為本發明捲尺10D的第4實施形態的立體分解圖，圖中揭示出捲尺10D是與第2實施形態的捲尺10B相似，不同處在於卷輪42不需設置供渦卷式彈簧外端442卡固的卡槽，但卷輪42內可供一內環套43置入，且內環套43更可供渦卷式彈簧44捲縮在內，換言之，渦卷式彈簧44是如圖11所示是先捲縮在內環套43內，然後再如圖12所示將內環套43置入卷輪42內。前述渦卷式彈簧44的外端422是卡合併外露在內環套43的卡槽431外，並被夾壓在卷輪42及內環套43之間，藉此技術能使渦卷式彈簧44易於置入金屬內環套43內，而內環套43也能易於置入塑制卷輪42內，使得組裝極為容易簡單，而且渦卷式彈簧44在內環套43內捲縮時反而更為穩定。
其次，另一與第2實施形態捲尺10B不同的是塑制捲筒2的溝槽21內夾置著一金屬勾片25，這是將金屬勾片25的一端放置在模具內，待捲筒2射出成型後，使金屬勾片25與塑質捲筒2結合，而勾片25另端則勾掛著尺條3的末端部32；據此，能使尺條3能穩固地卷繞在捲筒2的溝槽21內，且當尺條3被拉至盡底時會因受到勾片25的勾止而使尺條末端部32不與勾片25脫開。
上述四種實施形態的捲筒2及卷輪42在旋轉時的轉向是互為不同的，但如果在齒輪組61與卷輪內環齒422之間再增設中介齒輪(未揭)，那麼就會使捲筒2與卷輪42的旋轉方向相同。雖然捲筒2與卷輪42的轉向在本發明中並非重點，但不論是採同向或反向旋轉，其技術手段都應涵屬於本發明範圍內。其次，齒輪組的齒輪若以傘齒或斜齒實施，亦涵屬於本發明範疇內。
上述中，尺殼1的體積若與傳統尺殼體積相同，在彈簧44在長度減短後使體積縮小，因此捲筒2的筒槽22空間能予縮小，相對的，將使溝槽21的深度加深以容納更多圈的尺條3，例如深度加深3mm以上，就足以供0.14mm厚的金屬尺條增加卷繞圈數在21圈以上，由於尺條3卷繞圈數的增加，遂使尺條3的長度比傳統尺條更長，至少可延長為5m以上，此即為本發明訴求重點之一。
其次，在尺條3長度增長後，於回卷時有渦卷式彈簧44的簧力及齒輪組61的變速作用，而使尺條3能順利完成回卷，不會有彈簧簧力耗盡而無法完成回卷的問題出現，此即為本發明訴求重點之二。
再者，尺條3在回卷時，在渦卷式彈簧44的簧力及齒輪組61的變速作用下，使捲筒2以高出卷輪42數倍的轉速卷收尺條3，所以本新型並不會因增長尺條3長度而使回卷時間增長，此即為本發明訴求重點之三。
此外，如果將本發明的技術手段使用在6m以上的小型及大型捲尺(弧形鋼尺)時，就能使尺殼體積縮小，而且在彈簧縮短圈數後，使其輕量化，由於尺殼體積縮小，重量減輕，就能便於攜帶及握拿，而且尺條能自動回卷以利於操作，此即為本發明訴求重點之四。
另外，如果超大型捲尺(如布尺條、平板鋼尺)使用本發明的技術手段，就能使手動回捲尺條的方式改為自動回卷，而且比原始加置渦卷式彈簧的方式更能減輕重量及縮小體積。
以上，是依據圖面所示的實施例詳細說明了本發明的構造、特徵及作用效果，由於符合產業上利用性，遂爰依法提出發明專利申請。
權利要求
1.一種使尺殼縮小化、重量輕質化及使尺條增長的自動回卷式捲尺構造，其特徵在於包括一尺殼(1)，為中空殼體；一捲筒(2)，設置在尺殼(1)內，其外圍具有溝槽(21)，內部具有單向開口的筒槽(22)；一尺條(3)，纏卷於捲筒(2)的溝槽(21)內；一收卷裝置(4)，為一卷輪(42)設置在捲筒(2)的筒槽(22)內，該卷輪(42)的側部設置容槽(421)且槽內具有內環齒(422)，又卷輪(42)內設置渦卷式彈簧(44)；一轉軸(5)，軸向穿梭於卷輪(42)的內部中央，其以卡槽(51)供前述渦卷形彈簧(44)的內端(441)卡固；一基板(6)，設置在前述卷輪(42)的側端，並以設在板面上的齒輪組(61)與卷輪(42)的內環齒(422)相嚙合；及一小齒輪(7)，與前述齒輪組(61)相嚙合，且受到前述轉軸(43)或捲筒(2)的帶動後能使齒輪組(61)轉動。
2.如權利要求1所述的自動回卷式捲尺構造，其特徵在於轉軸(5)貫穿基板(6)中心的穿孔(63)，並以側端的四方形區段(52)與捲筒(2)側壁中心的四方孔(23)配合，該轉軸(5)兩外側端是與尺殼(1)兩側內壁軸接，又小齒輪(7)是固接在轉軸(5)的側端。
3.如權利要求2所述的自動回卷式捲尺構造，其特徵在於基板(6)定位軸(64)而固定在尺殼(1)的一側內壁。
4.如權利要求1所述的自動回卷式捲尺構造，其特徵在於轉軸(5)側端的方形區段(53)與基板(41)中心的四方孔(412)配合，且轉軸(5)外側端的四方塊(54)與尺殼(1)內壁一側固接，而另一外側端則與尺殼(1)內壁另側軸接，而小齒輪(7)是設置在捲筒(2)的筒槽(22)內壁中心與行星齒輪組(61)嚙合。
5.如權利要求1所述的自動回卷式捲尺構造，其特徵在於基板(6)設置在尺殼(1)內壁一側，小齒輪(7)是設置在轉軸(5)的側端並與基板(6)的齒輪組(61)嚙合，該轉軸(5)是固定在捲筒(2)的筒槽(22)內壁中心且朝單向開口方向突出，又轉軸(5)的兩外側端與尺殼(1)兩內壁軸接。
6.如權利要求1所述的自動回卷式捲尺構造，其特徵在於齒輪組(61)為下列其中之一，行星齒輪組、變速齒輪組。
7.如權利要求1所述的自動回卷式捲尺構造，其特徵在於捲筒(2)的筒槽(22)設置著具有封閉單向開口的筒蓋(24)。
8.如權利要求1所述的自動回卷式捲尺構造，其特徵在於卷輪(42)內設置一供渦卷式彈簧(44)捲縮在內的內環套(43)。
9.如權利要求1所述的自動回卷式捲尺構造，其特徵在於捲筒(2)的溝槽(21)內夾置著一金屬勾片(25)，該勾片(25)能勾掛著尺條(3)的末端部(32)。
全文摘要
一種使尺殼縮小化、重量輕質化及使尺條增長的自動回卷式捲尺構造，該捲尺構造包括一尺殼(1)、一設在尺殼內的捲筒(2)、一卷繞在捲筒上的尺條3、一設在捲筒內的收卷裝置(4)、一貫穿收卷裝置的轉軸(5)、一位在收卷裝置側端的基板(6)、及一位在基板中心的小齒輪(7)；前述卷輪(42)內設有渦卷形彈簧(44)，且側部設置內環齒(422)，而基板(6)設有齒輪組(61)以與前述內環齒(422)相嚙合，另有小齒輪(7)也與齒輪組(61)嚙合且受到轉軸(5)或捲筒(2)的帶動後，能驅使齒輪組(61)帶動卷輪(42)而使渦卷形彈簧(44)捲縮。據此，達到一種比傳統捲尺拉出更長尺條、使尺殼縮小、重量輕質化及使尺條快速回卷的自動回卷式捲尺構造。
文檔編號G01B3/10GK1991292SQ20051013548
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月31日 優先權日2005年12月31日
發明者劉禹君 申請人:鋼保實業有限公司