TWI824447B - 電動缸及其離心式安全裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明為一種電動缸及其離心式安全裝置，其中安全裝置包括外套筒、內套筒及離心組件，外套筒具有容腔、擋部和第一容置部；內套筒設置在外套筒內部且具有凸起部和第二容置部；離心組件設置在第一容置部和第二容置部之間且包括離心塊及彈性元件；內套筒帶動離心組件旋轉，當離心塊的離心力小於彈性元件的彈力，離心塊將被彈性元件限制在第二容置部中，從而讓內套筒能夠在外套筒內部旋轉；當離心塊的離心力大於彈性元件的彈力，離心塊將移入第一容置部中並被凸起部和擋部夾持，從而使內套筒和外套筒連動。
Description
本發明係關於一種電動缸技術領域，尤指一種電動缸及其離心式安全裝置。
將電動缸(Linear Actuator)被安裝在電動病床、跑步機或輪椅等各方面，以做為仰角大小或位置高低的調整變換，已是相當的廣泛和被大眾所接受。
如美國專利公告號US5329657揭露了一種病床，包括可鉸接的支架，支架具有可相對於床的框架在水平位置和傾斜位置之間移動的靠背部分。床架支撐有可逆電動驅動電機，通過減速齒輪裝置和可拆卸耦合機構，可旋轉驅動螺紋軸。螺帽與軸接合並被保持不隨軸旋轉，並且連動裝置將螺帽連接到靠背部分，以響應螺帽沿軸的往復運動而實現靠背部分的往復運動。在靠背部分上提供手動釋放裝置，並且在致動時與可釋放連接接機構脫離接合，從而使螺紋軸可以獨立於電動機和齒輪裝置自由旋轉。
另，美國專利公告號US5346045揭露了一種電動缸，具有驅動與滾柱螺帽接合的螺紋軸的可逆電動機。連接到螺帽的管狀外殼在其遠端具有底
座構件和負載固定凸耳。提供線性減速的液壓減震器通常保持在其最鬆弛的狀態下，位於底座構件和抵靠螺帽的間隔管的端部之間。當螺帽位於軸從動端的減震器行程距離內時，軸的自由端將減震器壓靠在底座上。當螺帽在軸自由端的減震器行程距離內時，環與止動環嚙合，從而將減震器本體與軸的自由端保持固定距離，間隔管壓縮減震器。離心制動器設置在驅動聯軸器皮帶輪上，並限制軸的旋轉超過預定速率。
又，美國專利公開號US2012240696A1揭露了一種電動缸，帶有可逆電動機的線性執行器，通過傳動裝置驅動非自鎖主軸，通過它可以使管狀定位元件軸向移動，因為它的一端連接到心軸上的心軸螺帽。致動器包括用於將管狀定位元件從電動機和部分從電動機到快速釋放裝置的傳動裝置使主軸設置為通過管狀定位元件上的負載旋轉。致動器還包括制動裝置，當快速釋放裝置被啟動時，用於在外載荷期間控制管狀定位元件的速度。制動裝置由離心式制動器組成，其中當快速釋放裝置被啟動時，下降速度是自行控制的。
本發明之一目的，在於提供一種電動缸，其係透過離心式安全裝置的設置，可降低伸縮管在快速縮入外管內部時的衝擊力。
為了達成上述之目的，本發明提供一種電動缸，包括一致動本體、一快釋機構及一離心式安全裝置，該致動本體包括一電動機、一導螺桿、一外管及一伸縮管，該導螺桿係受該電動機驅動而旋轉，該外管套設在該伸縮管外部，該伸縮管係與該導螺桿相互螺接傳動；該快釋機構套接該導螺桿；該離心式安全裝置套接該導螺桿，該離心式安全裝置包括一外套筒、一內套筒及一離心組件，
該外套筒具有一容腔，於該容腔內設有至少一擋部，在該擋部的一側邊形成一第一容置部；該內套筒設置在該外套筒內部，於該內套筒的外周面延伸有至少一凸起部，在該凸起部的一側邊形成一第二容置部；該離心組件包括至少一離心塊及至少一彈性元件，該離心塊係可移動性地設置在該第一容置部和該第二容置部之間；其中該導螺桿帶動該內套筒和該離心組件旋轉，當該離心塊的離心力小於該彈性元件的彈性作用力時，該離心塊將被該彈性元件限制在該第二容置部中，從而讓該內套筒能夠在該外套筒內部旋轉；當該離心塊的離心力大於該彈性元件的彈性作用力時，該離心塊將移入該第一容置部中並被該凸起部和該擋部夾持，從而使該內套筒和該外套筒連動。
本發明之一目的，在於提供一種離心式安全裝置，其可防止運轉過程中的失速情況，進而提昇使用的安全性。
為了達成上述之目的，本發明提供一種離心式安全裝置，包括一外套筒、一內套筒及一離心組件，該外套筒具有一容腔，於該容腔內設有至少一擋部，在該擋部的一側邊形成一第一容置部；該內套筒設置在該外套筒內部，於該內套筒的外周面延伸有至少一凸起部，在該凸起部的一側邊形成一第二容置部；該離心組件包括至少一離心塊及至少一彈性元件，該離心塊係可移動性地設置在該第一容置部和該第二容置部之間；其中該內套筒帶動該離心組件旋轉，當該離心塊的離心力小於該彈性元件的彈性作用力時，該離心塊將被該彈性元件限制在該第二容置部中，從而讓該內套筒能夠在該外套筒內部旋轉；當該離心塊的離心力大於該彈性元件的彈性作用力時，該離心塊將移入該第一容置部中並被該凸起部和該擋部夾持，從而使該內套筒和該外套筒連動。
本發明還具有以下功效，藉由離心式安全裝置的設置，使得電動缸的整體結構更為緊湊，而利用裝設在病床上。可在原有電動缸的基本架構下裝設離心式安全裝置，進而縮短開發時程和降低模具的設置成本。
1:電動缸
10:致動本體
11:殼座
111:下殼體
112:上殼體
113:擋部
12:電動機
121:蝸桿
13:導螺桿
131:定位平面
14:外管
141:定位槽
15:伸縮管
151:螺帽
16:前軸承
17:後軸承
18:蝸輪
30:快釋機構
31:定位輪
32:離合輪
33:導引元件
34:扳拉組件
50、50A、50B:離心式安全裝置
51、51B:外套筒
511:容腔
512:擋部
513:第一容置部
514:定位條
515:凸環
53、53B:內套筒
531:凸起部
532:第二容置部
533:定位平面
534:卡槽
535:徑向嵌溝
536:凸環
55、55B:離心組件
551、551B:離心塊
552:盲孔
553:徑向嵌溝
555、555B:彈性元件
57:前帽蓋
59:後帽蓋
591:平貼面
592:卡條
60:減速彈簧
61:定位臂
65:墊片
70:後支座
75:前支座
圖1係本發明電動缸立體外觀圖。
圖2係本發明之致動本體組合示意圖。
圖3係本發明離心式安全裝置分解圖。
圖4係本發明離心式安全裝置組合示意圖。
圖5係本發明之導螺桿、外管和離心式安全裝置分解圖。
圖6係本發明之導螺桿、外管和離心式安全裝置組合示意圖。
圖7係本發明之導螺桿、外管和離心式安全裝置組合剖視圖。
圖8係本發明之導螺桿、外管和離心式安全裝置另一方向剖視圖。
圖9係本發明之導螺桿、外管和離心式安全裝置使用狀態剖視圖(一)。
圖10係本發明之導螺桿、外管和離心式安全裝置使用狀態剖視圖(二)。
圖11係本發明之導螺桿、外管和離心式安全裝置使用狀態剖視圖(三)。
圖12係本發明離心式安全裝置之另一實施例分解圖。
圖13係本發明離心式安全裝置應用於電動缸組合剖視圖。
圖14係本發明離心式安全裝置之又一實施例分解圖。
圖15係本發明離心式安全裝置之又一實施例組合示意圖。
有關本發明之詳細說明及技術內容，配合圖式說明如下，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。
請參閱圖1至圖11所示，本發明提供一種電動缸及其離心式安全裝置，其中電動缸1主要包括一致動本體10、一快釋機構30及一離心式安全裝置50。
請先參閱圖1和圖2所示，致動本體10主要包括一殼座11、一電動機12、一導螺桿13、一外管14及一伸縮管15。
殼座11主要包括一下殼體111及對應下殼體111罩合的一上殼體112。電動機12是安裝在下殼體111的內部，且其具有一蝸桿121，此電動機12可透過內部的磁極、線圈和電流等的運作以令蝸桿121可產生正、反方向的旋轉。
請一併參閱圖6和圖7所示，導螺桿13是透過一前軸承16和一後軸承17的支承而使導螺桿13的後段形成在上殼體112內，導螺桿13的其餘部分則凸伸出殼座11的外部，並在前軸承16後側的導螺桿13上套接有對應前述蝸桿121囓合的一蝸輪18，本實施例的導螺桿13為一非自鎖性導螺桿，即是當伸縮管15被限制而不能產生旋轉時，在伸縮管15受軸向推力或壓力的作用下，將使導螺桿13能夠相對於伸縮管15做自由旋轉，以令伸縮管15產生線性位移。
外管14是沿著導螺桿13的外周緣套設，且外管14的一端是被下殼體111和上殼體112所共同包覆固定。在伸縮管15的端部連接有一螺帽151(如圖2所示)，其中伸縮管15是套設在導螺桿13的外周緣，並且透過其螺帽151與導螺桿13相互螺接傳動。
請續參閱圖7所示，快釋機構30主要包括一定位輪31及一離合輪32，定位輪31是套接且固定在導螺桿13，從而使定位輪31能夠跟隨導螺桿13做旋轉，離合輪32是透過一導引元件33套接在導螺桿13並且形成在定位輪31的一側邊，離合輪32是可以在導引元件33上做軸向移動，其中導螺桿13透過電動機12的蝸桿121與前述的蝸輪18之囓合所驅動，因此在離合輪32和定位輪31咬合時，定位輪31是和離合輪32一起受到導螺桿13傳動而旋轉；在離合輪32和定位輪31分離時，伸縮管15在受到推力的作用下導螺桿13將產生自由旋轉。
其中定位輪31和離合輪32大致皆呈一圓筒體，並且設有複數凸鍵和複數容鍵槽，各凸鍵係可嵌入各容鍵槽中(圖未示出)，從而使離合輪32可操作性地對應於定位輪31產生分離或咬合。
請再參閱圖1和圖7所示，本實施例的快釋機構30還包括一扳拉組件34，此扳拉組件34主要包含一扳柄(未標號)，扳柄的一端是樞接在上殼體112外部並且透過一螺栓穿設。透過扳柄的操作可以使離合輪32和定位輪31連接或脫離，在離合輪32和定位輪31連接時，導螺桿13、定位輪31、離合輪32、導引元件33和蝸輪18一起旋轉。在離合輪32和定位輪31脫離時，導螺桿13則和定位輪31一起旋轉，離合輪32、導引元件33和蝸輪18則不產生旋轉。
請續參閱圖3至圖6所示，本實施例的離心式安全裝置50套接在導螺桿13並形成在快釋機構30的一側邊，本實施例的離心式安全裝置50是位在前軸承16的前側位置，且其主要包括一外套筒51、一內套筒53及一離心組件55。
本實施例的外套筒51為一圓筒體，其具有一容腔511，在容腔511內朝著鄰近於其軸心的徑向延伸有複數擋部512，本實施例的每一擋部512為一擋塊，但不此種型態為限，各擋部512是以相等間隔距離做配置，在任二相鄰的擋部512之間分別形成有一第一容置部513，本實施例的每一第一容置部513為一槽溝，但不此種型態為限。另在外套筒51的外周面朝著遠離於其軸心的徑向延伸有二定位條514，另前述外管14分別設有供各定位條514嵌設固定的一定位槽141。此外，擋部512也可以是單一之型態，第一容置部513則形成在擋部512的一側邊。
本實施例的內套筒53亦為一圓筒體，其是設置在外套筒51內部，於內套筒53的外周面朝著遠離於其軸心的徑向延伸有複數凸起部531，本實施例的每一凸起部531為一凸條，但不此種型態為限，各凸起部531是以相等間隔距離做佈設，在任二相鄰的凸起部531之間形成有一第二容置部532，本實施例的每一第二容置部532亦為一槽溝，但不此種型態為限。又，在每一凸起部531的中間位置設有一卡槽534。另在內套筒53的內部設有一定位平面533，此定位平面533是用以與導螺桿13的定位平面131(如圖5所示)相互配合。此外，凸起部531和第二容置部532的數量是配合前述擋部512和第一容置部513的數量設置。
離心組件55可以是單一之型態，也可以如本實施例複數之設置，其是可移動性地設置在第一容置部513和第二容置部532之間，本實施例的每一離心組件55主要包括一離心塊551及二彈性元件555，離心塊551的軸向斷面大致呈一階梯形，且離心塊551二側端的厚度小於中段的厚度，並在離心塊551二端分別設有一盲孔552。本實施例的彈性元件555為一壓縮彈簧，各彈性元件555的一部分區域是容置在盲孔552中，另一部分區域則是凸伸出盲孔552的外部。此外，彈性元件555也可以是單一之型態。此外，每一離心組件55也可以是由複數離心塊551及一彈性元件555所組成之型態(圖未示出)。
在一實施例中，本實施例的離心式安全裝置50還包括一前帽蓋57和一後帽蓋59，前帽蓋57和後帽蓋59是分別罩蓋在內套筒53和各離心組件55的首、末二端，在後帽蓋59的內部設有分別供各彈性元件555之一端抵貼的一平貼面591；並在後帽蓋59的內部延伸有分別嵌設前述各卡槽534的一卡條592。同理，前帽蓋57也設有前述平貼面和卡條(圖未示出)。
在一實施例中，在離心式安全裝置50的內套筒53對應於導螺桿13套接，在前帽蓋57的側邊裝設有一墊片65，藉以平衡離心式安全裝置50的受力。
請再參閱圖1和圖2所示，在一實施例中，本發明的電動缸1還包括一後支座70和一前支座75，後支座70是套設後軸承17並被上殼體112和下殼體111所固定，前支座75套接在伸縮管15遠離螺帽151的端部。
操作時是將後支座70和前支座75分別固定在一電動病床(圖未示出)上，利用蝸桿121的旋轉來驅使蝸輪18產生轉動，並以蝸輪18帶動導螺桿13旋轉，由於伸縮管15是被外管14所拘限，因此在導螺桿13旋轉的過程中，
伸縮管15將相對於導螺桿13產生軸向的線性移動，進而令電動病床的前段產生仰起的動作。
請一併參閱圖8至圖11所示，當病患在急救過程中必須以平躺方式來進行電擊等動作時，通過扳拉組件34的旋動，使離合輪32和定位輪31產生分離。利用病患的自身重量或醫護人員對電動病床的前段施加作用力，伸縮管15在承受前述的作用力後，將令導螺桿13產生快速旋轉而縮入外管14內，而內套筒53被導螺桿13所帶動將與離心組件55一起旋轉，當離心塊551旋轉時的離心力小於彈性元件555的彈性作用力時，離心塊551將被彈性元件555限制在第二容置部532中，從而讓內套筒53能夠在外套筒51內部自由旋轉(如圖9所示)。
當離心塊551旋轉時的離心力大於彈性元件555的彈性作用力時，離心塊551將部分移入第一容置部513中並被凸起部531和擋部512所共同夾持，從而使內套筒53和外套筒51連動，本實施例的內套筒53和外套筒51是一起旋轉(如圖11所示)；透過各定位條514嵌設固定在各定位槽141中，即在外套筒51維持不動的情況下，內套筒53的旋轉將被外套筒51所止擋，如此即能夠通過此離心式安全裝置50來吸收伸縮管15在快速下降時的衝擊力，從而可降低對病患所造成的傷害，並可提昇使用者的使用舒適感。
在一實施例中，本發明的離心式安全裝置50，除了可以應用在前述電動缸1之外，亦可被使用在渦輪被剃齒或馬達軸心斷裂等各種場域之中，其可防止運轉過程中的失速情況，進而有效地起到安全性的保護機制。
請參閱圖12和圖13所示，本實施例的離心式安全裝置50A除了具備有前述實施例的特徵外，還包括一減速彈簧60，其是緊束在前述外套筒51
的外周面，且減速彈簧60具有向外延伸出的一定位臂61，定位臂61是用以穿設固定在殼座11，在離心式安全裝置50A裝設在電動缸1時，利用內套筒53套接在導螺桿13上，並且透過定位平面131和定位平面533相互貼合(參閱圖11所示)，藉以通過導螺桿13來帶動內套筒53旋轉，在離心塊551部分移入第一容置部513中，並被凸起部531和擋部512所共同夾持，從而使內套筒53和外套筒51一起旋轉時，摩擦力是形成在減速彈簧60的內周面和外套筒51的外周面之間，藉由減速彈簧60來對外套筒51產生煞車或減速之作用。
請參閱圖14和圖15所示，本實施例的離心式安全裝置50B與前述各實施例的差異在於：外套筒51B的一端邊緣向外擴張延伸有一凸環515，在內套筒53B的各凸起部531設有二徑向嵌溝535，且於內套筒53B的一端邊緣亦向外擴張延伸有一凸環536，並在內套筒53B的內部設有與前述導螺桿13之定位平面131貼合的一定位平面533。離心組件55B的各離心塊551B亦設有二徑向嵌溝553，本實施例的彈性元件555B為C形環，各彈性元件555B是分別對應於前述各徑向嵌溝535、553扣合。減速彈簧60則緊束在外套筒51B的外周面，並且貼附在凸環515的側邊。
綜上所述，本發明之電動缸及其離心式安全裝置，確可達到預期之使用目的，而解決習知之缺失，又因極具新穎性及進步性，完全符合發明專利申請要件，爰依專利法提出申請，敬請詳查並賜准本案專利，以保障發明人之權利。
50:離心式安全裝置
51:外套筒
511:容腔
512:擋部
513:第一容置部
514:定位條
53:內套筒
531:凸起部
532:第二容置部
533:定位平面
534:卡槽
55:離心組件
551:離心塊
552:盲孔
555:彈性元件
57:前帽蓋
59:後帽蓋
591:平貼面
592:卡條
Claims (20)
- 一種電動缸，包括：一致動本體，包括一電動機、一導螺桿、一外管及一伸縮管，該導螺桿係受該電動機驅動而旋轉，該外管套設在該伸縮管外部，該伸縮管係與該導螺桿相互螺接傳動；一快釋機構，套接該導螺桿；以及一離心式安全裝置，套接該導螺桿，該離心式安全裝置包括：一外套筒，具有一容腔，於該容腔內設有至少一擋部，在該擋部的一側邊形成一第一容置部；一內套筒，設置在該外套筒內部，於該內套筒的外周面延伸有至少一凸起部，在該凸起部的一側邊形成一第二容置部；以及一離心組件，包括至少一離心塊及至少一彈性元件，該離心塊係可移動性地設置在該第一容置部和該第二容置部之間；其中該導螺桿帶動該內套筒和該離心組件旋轉，當該離心塊的離心力小於該彈性元件的彈性作用力時，該離心塊將被該彈性元件限制在該第二容置部中，從而讓該內套筒能夠在該外套筒內部旋轉；當該離心塊的離心力大於該彈性元件的彈性作用力時，該離心塊將移入該第一容置部中並被該凸起部和該擋部夾持，從而使該內套筒和該外套筒連動。
- 如請求項1所述之電動缸，其還包括一減速彈簧，該減速彈簧係緊束該外套筒，且該減速彈簧具有一定位臂，該致動本體還包括一殼座，該定位臂係固定在該殼座。
- 如請求項1所述之電動缸，其中擋部和凸起部皆為複數，且每一該擋部為一擋塊，每一該凸起部為一凸條。
- 如請求項3所述之電動缸，其中離心組件為複數，該離心式安全裝置還包括一前帽蓋和一後帽蓋，該前帽蓋和該後帽蓋係分別罩蓋在該內套筒和各該離心組件的二端。
- 如請求項4所述之電動缸，其中該後帽蓋的內部設有分別供各該彈性元件之一端抵貼的一平貼面。
- 如請求項5所述之電動缸，其中該離心塊的斷面呈一階梯形，且該離心塊二側端的厚度小於中段的厚度，並在該離心塊二側端分別設有一盲孔，該彈性元件為一壓縮彈簧，各該壓縮彈簧的另一端係容置在該盲孔中。
- 如請求項4所述之電動缸，其中每一該凸起部設有一卡槽，該後帽蓋的內部延伸有分別嵌設於各該卡槽的一卡條。
- 如請求項4所述之電動缸，其還包括一墊片，該墊片係套接在該導螺桿並形成在該前帽蓋的側邊。
- 如請求項3所述之電動缸，其中各該凸起部設有複數徑向嵌溝，離心組件為複數，各該離心塊設有複數另一徑向嵌溝，該彈性元件為一C形環，各該C形環係分別對應於各該徑向嵌溝和各該另一徑向嵌溝扣合。
- 如請求項9所述之電動缸，其還包括一減速彈簧，該外套筒的一端擴張延伸有一凸環，該減速彈簧係緊束在該外套筒並且貼附在該凸環側邊。
- 如請求項10所述之電動缸，其中該減速彈簧具有一定位臂，該致動本體還包括一殼座，該定位臂係固定在該殼座。
- 如請求項1所述之電動缸，其中該外套筒的外周面延伸有複數定位條，該外管設有分別供各該定位條嵌設固定的一定位槽。
- 一種離心式安全裝置，包括：一外套筒，具有一容腔，於該容腔內設有至少一擋部，在該擋部的一側邊形成一第一容置部；一內套筒，設置在該外套筒內部，於該內套筒的外周面延伸有至少一凸起部，在該凸起部的一側邊形成一第二容置部；以及一離心組件，包括至少一離心塊及至少一彈性元件，該離心塊係可移動性地設置在該第一容置部和該第二容置部之間；其中該內套筒帶動該離心組件旋轉，當該離心塊的離心力小於該彈性元件的彈性作用力時，該離心塊將被該彈性元件限制在該第二容置部中，從而讓該內套筒能夠在該外套筒內部旋轉；當該離心塊的離心力大於該彈性元件的彈性作用力時，該離心塊將移入該第一容置部中並被該凸起部和該擋部夾持，從而使該內套筒和該外套筒連動。
- 如請求項13所述之離心式安全裝置，其中擋部和凸起部皆為複數，且每一該擋部為一擋塊，每一該凸起部為一凸條。
- 如請求項14所述之離心式安全裝置，其中離心組件為複數，該離心式安全裝置還包括一前帽蓋和一後帽蓋，該前帽蓋和該後帽蓋係分別罩蓋在該內套筒和各該離心組件的二端。
- 如請求項15所述之離心式安全裝置，其中該後帽蓋的內部設有分別供各該彈性元件之一端抵貼的一平貼面。
- 如請求項16所述之離心式安全裝置，其中該離心塊的斷面呈一階梯形，且該離心塊二側端的厚度小於中段的厚度，並在該離心塊二側端分別設有一盲孔，該彈性元件為一壓縮彈簧，各該壓縮彈簧的另一端係容置在該盲孔中。
- 如請求項15所述之離心式安全裝置，其中每一該凸起部設有一卡槽，該後帽蓋的內部延伸有分別嵌設於各該卡槽的一卡條。
- 如請求項14所述之離心式安全裝置，其中各該凸起部設有複數徑向嵌溝，離心組件為複數，各該離心塊設有複數另一徑向嵌溝，該彈性元件為一C形環，各該C形環係分別對應於各該徑向嵌溝和各該另一徑向嵌溝扣合。
- 如請求項13所述之離心式安全裝置，其還包括一減速彈簧，該減速彈簧係緊束該外套筒。
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