TW201806563A - 裝設在義肢內的線性驅動系統 - Google Patents

Abstract

一種線性驅動系統，包含有一固定架、一動力源、一螺帽、一螺桿限制器，以及一螺桿，動力源設於固定架，螺帽設於固定架且連接動力源，使得螺帽能被動力源所驅動而原地旋轉，螺桿限制器具有一設於固定架之限制滑軌與一可位移地設於限制滑軌之限制滑塊，螺桿螺接於螺帽且連接螺桿限制器之限制滑塊，使得螺桿能夠在螺桿限制器的限制之下藉由螺帽之原地旋轉而沿著螺帽之軸向往復位移，如此運用螺帽來驅動螺桿的情況下，可以達到減少線性驅動系統佔用義肢內部之容納空間的效果。

Description

裝設在義肢內的線性驅動系統

本發明與線性驅動系統有關，特別是指一種減少佔用義肢內部之容納空間的線性驅動系統。

一般在義肢裝置(prosthesis)中的線性驅動系統，如滾珠螺桿，都是採取由動力源，如馬達、減速機，驅動螺桿轉動，由螺桿帶動螺帽沿著螺桿往復位移，再藉由螺帽帶動裝設在螺帽上的結構前進或後退。然而，採取動力源驅動螺桿再由螺桿驅動螺帽的方式將會限制動力源只能安裝在螺桿之兩端處，減少線性驅動系統在義肢內位置上的設計彈性，更甚者，考慮螺帽的行程，動力源還須讓出空間供螺帽可以無阻礙的移動，使得義肢內裝設線性驅動系統的空間無法有效地縮減，此舉將造成義肢體積龐大。

舉例來說，一般的滾珠螺桿，螺桿長度較螺帽來得長。採取前述動力源驅動螺桿轉動的方式驅動螺帽，會有兩種情況。如美國公告第8,231,687號、美國公告第8,287,477號專利公報，其馬達連接在螺桿相對端，使得線性驅動器的整體長度將大於螺桿的長度，此將造成義肢內空間必須大過於螺桿長度，才能容納期限性驅動器。又如，美國公告第8,500,823號專利公報，其馬達因為要避免阻擋螺帽移動又要容納線性驅動器，所以線性驅動器的馬達需設置在螺帽沿螺桿行進空間以外的地方，此將造成義肢內空間寬度必須大於馬達加上螺帽的寬度總合，同樣地使得義肢內裝設線性驅動系統的空間無法有效地縮減。

本發明之主要目的在於提供一種裝設在義肢內的線性驅動系統，其能增加設計彈性及減少佔用義肢內部之容納空間。

為了達成上述目的，本發明之線性驅動系統包含有一固定架、一動力源、一螺帽、一螺桿限制器，以及一螺桿。該動力源設於該固定架，用以提供動力來源；該螺帽可原地轉動地設於該固定架內且連接該動力源，使得該螺帽能被該動力源所驅動而原地旋轉；該螺桿限制器具有一限制滑軌與一限制滑塊，該限制滑軌設於該固定架，而且，該限制滑軌之延伸方向平行於該螺帽之軸向，該限制滑塊可位移地設於該限制滑軌；該螺桿螺接於該螺帽，而且，該螺桿之一端連接該螺桿限制器之限制滑塊，使得該螺桿在該螺帽轉動時會被該螺桿限制器所限制而沿著該螺帽之軸向往復位移。

藉此，本發明之線性驅動系統主要是對該螺帽施以動力，再由該螺帽帶動該螺桿，使該螺桿帶動與其相搭接之零組件沿著該螺桿之軸向往復位移，所以該螺帽在位置方面可以選擇安裝在該螺桿的任何位置而不受限制，再加不需要配合該螺帽的移動而讓出空間而能減少占用義肢內的容納空間。

更佳地，本發明之線性驅動系統更包含有一傳動滑軌安裝座、一傳動滑軌、一傳動滑塊及一轉接座，該傳動滑軌安裝座設於該固定架，該傳動滑軌設於該傳動滑軌安裝座且位於該螺桿限制器之限制滑軌的一側邊，該傳動滑軌之延伸方向平行於該螺桿限制器之限制滑軌的延伸方向，該傳動滑塊可位移地設於該傳動滑軌，該轉接座設於該傳動滑塊且連接該螺桿限制器之限制滑塊，使得該轉接座能透過該限制滑塊而與該螺桿同步位移。藉此，該線性驅動系統可以利用該轉接座在不同的安裝方式之下與其他配件進行結合，並且能藉由一緩衝彈性件對該轉接座提供作動時的緩衝力量，同時可以再搭配一位置感測器即時感測該轉接座的所在位置。

請先參閱第1圖，本發明第1實施例之線性驅動系統10包含有一固定架20、一動力源30、一螺帽40、一螺桿限制器50，以及一螺桿60。

固定架20具有一第一端座21、一第二端座22及一連接第一、第二端座21、22之連接座23。

動力源30具有一馬達31、一第一皮帶輪32、一第二皮帶輪33及一傳動皮帶34。馬達31設於固定架20之第一端座21的外周面，用以提供動力來源，第一皮帶輪32可轉動地設於固定架20之第一端座21的外周面且連接馬達，第二皮帶輪33可轉動地設於固定架20之第一端座21的外端面，傳動皮帶34繞設於第一、第二皮帶輪32、33。藉此，當馬達31啟動時，第一皮帶輪32被馬達31所驅動而轉動，接著第一皮帶輪32會透過傳動皮帶34帶動第二皮帶輪33一起轉動。

螺帽40設於固定架20之第一端座21內且被動力源30之第二皮帶輪33所套接，使得螺帽40會受到動力源30之第二皮帶輪33的帶動而原地轉動。

螺桿限制器50具有一限制滑軌51與一限制滑塊52。限制滑軌51固設於固定架20之連接座23，而且，限制滑軌51之延伸方向平行於螺帽40之軸向，限制滑塊52可位移地設於限制滑軌51。

螺桿60螺接於螺帽40，而且，螺桿60之一端用來搭接一從動零組件(圖中未示)，螺桿60之另一端穿過固定架20之第一端座21且連接螺桿限制器50之限制滑塊52，使得螺桿60在螺帽40轉動時會被螺桿限制器50所限制住而沿著螺帽40之軸向往復位移。

由上述可知，本發明之線性驅動系統10具有下列優點：

1.在本發明中，動力源30主要是對螺帽40施加動力，再由螺帽40帶動螺桿60，使螺桿60帶動與其相搭接之從動零組件沿著螺帽40之軸向往復位移，所以螺帽40在位置方面可以選擇安裝在螺桿60上的任何位置而不受限制。此外，動力源30毋須閃躲螺帽40，因此透過動力源30及螺帽40的錯位，使得義肢之容納空間可以小於動力源30加上螺帽40的寬度合，也增加義肢設計彈性。

2. 在先前技術當中，從動零組件必須跟螺帽安裝在一起，造成無法有效縮減使用空間。在本發明中，從動零組件是安裝在螺桿60，並不是安裝在螺帽40，所以不需要配合螺帽40的位置，因而能縮小整體體積來達到減少使用空間的效果。

請參閱第2及4圖，在本發明第2實施例中更包含有二相對之傳動滑軌安裝座70、二相對之傳動滑軌71、二相對之傳動滑塊72及一轉接座73，其中：

傳動滑軌安裝座70之兩端分別連接固定架20之第一、第二端座21、22。

傳動滑軌71設於傳動滑軌安裝座70之外側面且位於螺桿限制器50之限制滑軌51的兩相對側邊，傳動滑軌71與螺桿限制器50之限制滑軌51之間以螺桿為中心呈90度排列，而且，傳動滑軌71之延伸方向平行於螺桿限制器50之限制滑軌51的延伸方向。

傳動滑塊72可位移地設於傳動滑軌71且位於固定架20之第一、第二端座21、22之間。

轉接座73設於傳動滑塊72且連接螺桿限制器50之限制滑塊52，使得轉接座73能透過限制滑塊52而與螺桿60同步位移。

由上述可知，本實施例之線性驅動系統12主要是利用轉接座73來搭接從動零組件，除了讓整體結構相較於前述實施例更加穩固之外，也可以配合實際需求而改變不同的使用方式。

另一方面，如第3及4圖所示，固定架20更具有四根彈簧固定柱24，這四根彈簧固定柱24穿設於轉接座73的四個角落且分別連接固定架20之第一、第二端座21、22，每一根彈簧固定柱24套設一條緩衝彈性件74，其中兩條緩衝彈性件74抵接在固定架20之第一端座21與轉接座73之間，另外兩條緩衝彈性件74抵接在固定架20之第二端座22與轉接座73之間。藉此，在轉接座73位移的過程中可以利用緩衝彈性件74獲得緩衝效果，讓轉接座73可以增加作動穩定性。此外，轉接座73可以配合一位置感測器75使用，在轉接座73位移的過程中可以透過位置感測器75即時感測轉接座73的所在位置，並能根據感測結果進行適當的調整。

綜上所陳，本發明主要是由螺帽40驅動螺桿60位移，不但可以增加設計彈性及縮小使用空間，並且能提升抵抗外力的能力，另外再搭配轉接座73的使用，讓本發明可以在不同的方式下進行操作，進而達到本發明之目的。

10‧‧‧線性驅動系統
20‧‧‧固定架
21‧‧‧第一端座
22‧‧‧第二端座
23‧‧‧連接座
24‧‧‧彈簧固定柱
30‧‧‧動力源
31‧‧‧馬達
32‧‧‧第一皮帶輪
33‧‧‧第二皮帶輪
34‧‧‧傳動皮帶
40‧‧‧螺帽
50‧‧‧螺桿限制器
51‧‧‧限制滑軌
52‧‧‧限制滑塊
60‧‧‧螺桿
70‧‧‧傳動滑軌安裝座
71‧‧‧傳動滑軌
72‧‧‧傳動滑塊
73‧‧‧轉接座
74‧‧‧緩衝彈性件
75‧‧‧位置感測器

第1圖為本發明第1實施例之外觀立體圖。 第2圖為本發明第2實施例之外觀立體圖。 第3圖為本發明第3實施例之外觀立體圖。 第4圖為本發明第3實施例在另一視角的外觀立體圖。

10‧‧‧線性驅動系統

20‧‧‧固定架

21‧‧‧第一端座

22‧‧‧第二端座

23‧‧‧連接座

30‧‧‧動力源

31‧‧‧馬達

32‧‧‧第一皮帶輪

33‧‧‧第二皮帶輪

34‧‧‧傳動皮帶

40‧‧‧螺帽

50‧‧‧螺桿限制器

51‧‧‧限制滑軌

52‧‧‧限制滑塊

60‧‧‧螺桿

Claims (8)

1. 一種線性驅動系統，包含有： 一固定架； 一動力源，設於該固定架； 一螺帽，可原地轉動地設於該固定架且連接該動力源，使得該螺帽能受該動力源之驅動而原地轉動； 一螺桿限制器，具有一限制滑軌與一限制滑塊，該限制滑軌設於該固定架，且該限制滑軌之延伸方向平行於該螺帽之軸向，該限制滑塊可位移地設於該限制滑軌；以及 一螺桿，螺接於該螺帽，且該螺桿之一端連接該螺桿限制器之限制滑塊，使得該螺桿能藉由該螺帽之轉動而沿著該螺帽之軸向往復位移。
2. 如請求項1所述之線性驅動系統，其中該固定架具有一第一端座、一第二端座及一連接該第一、第二端座之連接座，該動力源設於該第一端座之外周面，該螺帽設於該第一端座內，該限制滑軌設於該連接座。
3. 如請求項1所述之線性驅動系統，其中該動力源具有一馬達、一第一皮帶輪、一第二皮帶輪及一傳動皮帶，該馬達設於該固定架之第一端座的外周面，該第一皮帶輪可轉動地設於該固定架之第一端座的外周面且連接該馬達，該第二皮帶輪可轉動地設於該固定架之第一端座的外端面且套接於該螺帽，該傳動皮帶繞設於該第一、第二皮帶輪。
4. 如請求項1所述之線性驅動系統，更包含有一傳動滑軌安裝座、一傳動滑軌、一傳動滑塊及一轉接座，該傳動滑軌安裝座設於該固定架，該傳動滑軌設於該傳動滑軌安裝座且位於該螺桿限制器之限制滑軌的一側邊，該傳動滑軌之延伸方向平行於該螺桿限制器之限制滑軌的延伸方向，該傳動滑塊可位移地設於該傳動滑軌，該轉接座設於該傳動滑塊且連接該螺桿限制器之限制滑塊，使得該轉接座能透過該限制滑塊而與該螺桿同步位移。
5. 如請求項4所述之線性驅動系統，其中該限制滑軌與該傳動滑軌之間以該螺桿為中心呈90度排列。
6. 如請求項4所述之線性驅動系統，更包含有至少一緩衝彈性件，該緩衝彈性件設於該固定架與該轉接座之間。
7. 如請求項6所述之線性驅動系統，其中該固定架具有一第一端座、一第二端座及一連接該第一、第二端座之連接座，該動力源設於該第一端座之外周面，該螺帽設於該第一端座內，該限制滑軌設於該連接座；該傳動滑軌安裝座之兩端分別連接該第一、第二端座，該轉接座位於該第一、第二端座之間，該緩衝彈性件的數目為至少二，其中一該緩衝彈性件設於該固定架之第一端座與該轉接座之間，另外一該緩衝彈性件設於該固定架之第二端座與該轉接座之間。
8. 如請求項4所述之線性驅動系統，更包含有一位置感測器，該位置感測器設於該轉接座，用以感測該轉接座的所在位置。