TWI380808B - 線性驅動裝置的安全釋放機構 - Google Patents

Description

線性驅動裝置的安全釋放機構

本發明係有關於一種驅動裝置，尤指一種用於醫療器材、電動椅等設備的線性驅動裝置及其安全釋放機構。

線性驅動裝置(Linear Actuator)主要係利用電動機及蝸桿、蝸輪等驅動組件來帶動一導螺桿旋轉，同時藉由導螺桿驅使螺接於其上的伸縮管相對於套設在伸縮管外部的外管作線性的伸出或縮回的動作，由於其結構及安裝等各方面條件均較氣、油壓缸簡單與方便，因此已被廣泛地應用在病床、電動椅等設備上，或其他需要作伸、縮運作的場域中。

一般線性驅動裝置在使用安全性的考量下，都會在外管內部且對應於伸縮管移動行程的內、外二極限位置處分別裝設有極限開關，藉以利用此等極限開關與電動機的電性連接來控制電動機的啟動或停止，進而使伸縮管不被過度的伸出或縮入而造成傳動元件的崩裂或損壞情況。另外，此等極限開關的設置位置僅能裝設在行程的首、末端處，當應用在電動椅等設備時，由於移動行程中的其他位置則不具有任何的安全防範作用，因而會發生有孩童不慎被電動椅等設備夾傷或夾斷的不幸事件；著實有待加以改善者。

本發明之一目的，在於提供一種線性驅動裝置及其安全釋放機構，其係在伸縮管向外移出或向內縮入到極限位置時，螺帽可以脫離受導螺桿的驅動平移而跟隨轉動，不僅可以克服各傳動元件的驅動崩裂或損壞，更能增進操作使用的安全性。

為了達成上述之目的，本發明係提供一種線性驅動裝置的安全釋放機構，所述線性驅動裝置具有一導螺桿及一伸縮管，該安全釋放機構包括一螺帽、一螺帽護套、一伸縮管套筒、一離合元件及一螺旋彈簧，該螺帽是以與所述導螺桿相互螺接傳動；該螺帽護套固接在該螺帽的一側邊且彼此連動；該伸縮管套筒一端套接該螺帽護套另一端則與所述伸縮管相互固接，並在該伸縮管套筒外周緣成型有複數嵌槽；該離合元件套接在該伸縮管套筒外部，且其成型有與該等嵌槽相互嵌固或脫離連動的複數凸塊；該螺旋彈簧環抱該螺帽護套和該離合元件；其中所述導螺桿正向旋轉時，該螺旋彈簧是以束緊方式來帶動該螺帽護套、該離合元件和該伸縮管套筒一起線性移動；反之，所述導螺桿反向旋轉且所述伸縮管移動受阻時，該螺帽護套則脫離受該螺旋彈簧的彈性夾掣，而與該螺帽一起連同所述導螺桿轉動。

為了達成上述之目的，本發明係提供一種線性驅動裝置，包括一驅動機構、一導螺桿、一外管、一伸縮管及一安全釋放機構，該驅動機構包含一機座及固定在該機座且可產生正反轉的一電動機；該導螺桿受該電動機驅動而產生旋轉；該外管套設在該導螺桿外部且固定於該機座一端，在該外管遠離該機座的一端安置有一阻擋元件；該伸縮管穿接在該外管內部且能夠相對其作伸縮移動；該安全釋放機構包括與該導螺桿相互螺接傳動的一螺帽、固接在該螺帽一側邊且彼此連動的一螺帽護套、一端套接該螺帽護套另一端則與該伸縮管相互固接的一伸縮管套筒、套接在該伸縮管套筒外部且對應該阻擋元件配設的一離合元件、及環抱該螺帽護套和該離合元件的一螺旋彈簧，該伸縮管套筒外周緣成型有複數嵌槽，該離合元件成型有與該等嵌槽相互嵌固或脫離連動的複數凸塊；其中該導螺桿受該電動機驅動而正向旋轉時，該螺旋彈簧是以束緊方式來帶動該螺帽護套、該離合元件和該伸縮管套筒一起線性移動，在該離合元件行經該阻擋元件的位置時將被推離與該伸縮管套筒的連動關係，而使該伸縮管和該伸縮管套筒終止移出動作。

本發明還具有以下功效，可以省略習知結構必須裝設的極限開關，而可大幅度的簡化結構和降低元件使用成本。在伸縮管向內移入外管內部的行程中，若是伸縮管受到大於阻力大於螺旋彈簧束緊螺帽護套的彈性夾掣力(或稱摩擦阻尼)時，即可使螺帽護套脫離螺旋彈簧的束緊作用(因螺帽護套的轉動方向和螺旋彈簧的旋向相反)，而大大地提高使用者使用的安全性，並可有效地抑止孩童被夾傷或夾斷的不幸事件。本發明的螺旋彈簧由連續性纏繞的多數環圈所構成，任二相鄰環圈之間形成有一間隔空隙，藉以使螺旋彈簧能夠產生軸向伸張或收縮。

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。

請參閱第一、二及三圖所示，本發明係提供一種線性驅動裝置及其安全釋放機構，此安全釋放機構1主要包括一螺帽10、一螺帽護套20、一伸縮管套筒30、一離合元件40及一螺旋彈簧50。

螺帽10可為塑膠材料(如:POM)所製成，其由一大直徑圓筒柱及自大直徑圓筒柱一端延伸的一小直徑圓筒柱所構成，而大致呈一「凸」字狀，此螺帽10的中心部份設有一第一內螺紋11，在小直徑圓筒柱外表面則具有一第一外螺紋12。

螺帽護套20為一階梯狀圓筒柱，其主要由一擋牆21、自擋牆21一端向外延伸的一第一圓柱段22、及自第一圓柱段22一端向外延伸的一第二圓柱段23所構成，並在此螺帽護套20的中心部份設有與前述第一外螺紋12相互螺固連接的一第二內螺紋24。

伸縮管套筒30具有套接在前述第二圓柱段23外周緣的一中心孔31(如第三圖所示)，在此伸縮管套筒30中間部位的外表面延伸成型有一凸環32，並在此凸環32間隔成型有複數嵌槽321；另在凸環32一側邊的伸縮管套筒30上成型有一第二外螺紋33。

離合元件40亦為一圓筒體，其是套接在伸縮管套筒30外部，此離合元件40的一端向外延伸有一擋環41，並於此擋環41的外端面延伸有與前述嵌槽321相互嵌固或脫離連動的複數凸塊42。

本實施例的螺旋彈簧50為一右旋螺旋彈簧，並由連續性纏繞的多數環圈51所構成，此等環圈51之間形成有一個或一個以上的間隔空隙52，即此間隔空隙52是可為連續性形成或局部形成，藉以使此螺旋彈簧50能夠產生軸向伸張或收縮，此螺旋彈簧50是以環形緊抱方式結合在前述螺帽護套20的第一圓柱段22和離合元件40外表面，且此螺旋彈簧50的兩端是可抵頂在前述擋牆21和擋環41之間，藉以利用其彈性作用力而軸向推動離合元件40朝伸縮管套筒30方向靠攏。

此外，本發明的安全釋放機構1更包括一限位蓋60，此限位蓋60是穿入伸縮管套筒30內部以與螺帽護套20的第二內螺紋24相互螺接，藉以限制伸縮管套筒30的軸向位移量。

請參閱第四及五圖所示，本發明係提供一種線性驅動裝置，此線性驅動裝置8主要包括一驅動機構81、一導螺桿82、一外管83、一伸縮管84及前述安全釋放機構1。

其中驅動機構81包含一機座811、固定在機座811且可產生正反轉的一電動機812、自電動機812中心向外延伸的一蝸桿813、及容置在機座811內部並與蝸桿813相互囓合傳動的一蝸輪814。

導螺桿82的一端是穿接於前述安全釋放機構1且固接在蝸輪814中，另一端則朝遠離機座811的方向延伸，此導螺桿82是以電動機812驅動蝸桿813並帶動蝸輪814來產生旋轉動作，此導螺桿82的外螺紋是與前述螺帽10的第一內螺紋11相互螺接傳動(參閱第三圖所示)。此外，導螺桿82的外螺紋旋向是與前述螺旋彈簧50旋向相同。

外管83套設在導螺桿82外部且固定在機座811的一端，在外管83遠離機座811一端的內部空間安置有一阻擋元件831，本實施例的阻擋元件831為一「C」字型阻擋環，此阻擋元件831是對應於前述離合元件40配設。

伸縮管84的一端設有與前述第二外螺紋33相互螺固連接的內螺紋，此伸縮管84是穿接在外管83內部且能夠相對外管83作軸向伸縮移動；前述阻擋元件831一般皆是設置在伸縮管84向外移出的最大極限位置處；另在伸縮管84遠離伸縮管套筒30的一端螺固有一支座841，此支座841一般皆套接在軸桿(圖未示出)而無法產生轉動。

請參閱第六及七圖所示，使用時藉助電動機812帶動蝸桿813轉動，而可驅動蝸輪814及導螺桿82同步旋轉，在導螺桿82作正向旋轉(順時針方向旋轉)時，伸縮管84右側的支座841在不轉動的情況下，將使安全釋放機構1和伸縮管84被導螺桿82的旋轉而一起作軸向移出動作，此時螺帽護套20和離合元件40之間是利用螺旋彈簧50的徑向收縮而緊抱連動。在安全釋放機構1和伸縮管84持續被向外移出到接近極限位置時(如第七圖所示)，離合元件40的擋環41將被阻擋元件831推離伸縮管套筒30，而使各凸塊42脫離與各嵌槽321的嵌固；在導螺桿82繼續作旋轉的情況下，螺帽10、螺帽護套20、離合元件40及螺旋彈簧50將跟隨導螺桿82作相同方向旋轉，伸縮管套筒30和伸縮管84因與離合元件40脫離連動關係而終止移動(即不繼續向外移出)。

請參閱第八及九圖所示，在導螺桿82作反向旋轉(逆時針方向旋轉)時，安全釋放機構1和伸縮管84將被導螺桿82的旋轉而一起作軸向縮回動作；在伸縮管84縮回的行程中若受到較大的阻力時，螺帽10和螺帽護套20的轉向是受導螺桿82的影響，在螺帽護套20的轉向與螺旋彈簧50的旋向相反時，將使螺旋彈簧50夾掣在螺帽護套20外表面的一段產生向外擴張(如第九圖所示)，進而使螺帽10和螺帽護套20跟隨導螺桿82而作相同方向旋轉(即空轉)，此時伸縮管84將停止向內縮回的移動。另外，在伸縮管84縮回的行程末端處，連接於支座841的物件(圖未示出)將因為已經相互抵靠或疊合，將使伸縮管84的縮回受到較大的阻力，進而能使伸縮管84如前述情況而停止向內縮回的移動。

綜上所述，本發明之線性驅動裝置及其安全釋放機構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。

＜本發明＞

1‧‧‧安全釋放機構

10‧‧‧螺帽

11‧‧‧第一內螺紋

12‧‧‧第一外螺紋

20‧‧‧螺帽護套

21‧‧‧擋牆

22‧‧‧第一圓柱段

23‧‧‧第二圓柱段

24‧‧‧第二內螺紋

30‧‧‧伸縮管套筒

31‧‧‧中心孔

32‧‧‧凸環

321‧‧‧嵌槽

33‧‧‧第二外螺紋

40‧‧‧離合元件

41‧‧‧擋環

42‧‧‧凸塊

50‧‧‧螺旋彈簧

51‧‧‧環圈

52‧‧‧間隔空隙

60‧‧‧限位蓋

8‧‧‧線性驅動裝置

81‧‧‧驅動機構

811‧‧‧機座

812‧‧‧電動機

813‧‧‧蝸桿

814‧‧‧蝸輪

82‧‧‧導螺桿

83‧‧‧外管

831‧‧‧阻擋元件

84‧‧‧伸縮管

841‧‧‧支座

第一圖 係本發明之安全釋放機構立體分解圖。

第二圖 係本發明之安全釋放機構組合外觀圖。

第三圖 係本發明之安全釋放機構組合剖面圖。

第四圖 係本發明線性驅動裝置立體分解圖。

第五圖 係本發明線性驅動裝置組合剖面圖。

第六圖 係本發明線性驅動裝置的伸縮管向外移出使用狀態剖面圖(一)。

第七圖 係本發明線性驅動裝置的伸縮管向外移出使用狀態剖面圖(二)。

第八圖 係本發明線性驅動裝置的伸縮管向內縮入使用狀態剖面圖(一)。

第九圖 係本發明線性驅動裝置的伸縮管向內縮入使用狀態剖面圖(二)。

1‧‧‧安全釋放機構

10‧‧‧螺帽

11‧‧‧第一內螺紋

12‧‧‧第一外螺紋

20‧‧‧螺帽護套

21‧‧‧擋牆

23‧‧‧第二圓柱段

24‧‧‧第二內螺紋

30‧‧‧伸縮管套筒

31‧‧‧中心孔

32‧‧‧凸環

321‧‧‧嵌槽

33‧‧‧第二外螺紋

40‧‧‧離合元件

41‧‧‧擋環

42‧‧‧凸塊

50‧‧‧螺旋彈簧

51‧‧‧環圈

52‧‧‧間隔空隙

60‧‧‧限位蓋

Claims (16)

1. 一種線性驅動裝置的安全釋放機構，所述線性驅動裝置具有一導螺桿及一伸縮管，該安全釋放機構包括:
   一螺帽，以與所述導螺桿相互螺接傳動；
   一螺帽護套，固接在該螺帽的一側邊且彼此連動；
   一伸縮管套筒，一端套接該螺帽護套另一端則與所述伸縮管相互固接，並在該伸縮管套筒外周緣成型有複數嵌槽；
   一離合元件，套接在該伸縮管套筒外部，該離合元件成型有與該等嵌槽相互嵌固或脫離連動的複數凸塊；以及
   一螺旋彈簧，環抱該螺帽護套和該離合元件；
   其中所述導螺桿正向旋轉時，該螺旋彈簧是以束緊方式來帶動該螺帽護套、該離合元件和該伸縮管套筒一起線性移動；反之，所述導螺桿反向旋轉且所述伸縮管移動受阻時，該螺帽護套則脫離受該螺旋彈簧的彈性夾掣，而與該螺帽一起連同所述導螺桿轉動。
2. 如請求項第1項所述之線性驅動裝置的安全釋放機構，其中該螺帽一側的外周緣成型有一第一外螺紋，在該螺帽護套的中心部份設有與該第一外螺紋相互螺固連接的一第二內螺紋。
3. 如請求項第1項所述之線性驅動裝置的安全釋放機構，其中該螺帽護套包含一擋牆、自該擋牆一端向外延伸的一第一圓柱段、及自該第一圓柱段一端向外延伸的一第二圓柱段，該伸縮管套筒套接在該第二圓柱段外周緣，該螺旋彈簧遠離該離合元件的一側則套接在該第一圓柱段外周緣。
4. 如請求項第3項所述之線性驅動裝置的安全釋放機構，其中該伸縮管套筒的外表面延伸成型有一凸環，並在該凸環間隔成型有該等嵌槽，該離合元件的一端向外延伸有一擋環，並於該擋環的外端面延伸有與該等嵌槽相互嵌固或脫離連動的該等凸塊。
5. 如請求項第4項所述之線性驅動裝置的安全釋放機構，其中該螺旋彈簧的兩端分別抵貼於該螺帽護套的該擋牆和該離合元件的該擋環。
6. 如請求項第1項所述之線性驅動裝置的安全釋放機構，其中該螺旋彈簧的旋向和所述導螺桿的旋向相同。
7. 如請求項第6項所述之線性驅動裝置的安全釋放機構，其中該螺旋彈簧包含連續性纏繞的多數環圈，該等環圈之間形成有至少一間隔空隙。
8. 如請求項第1項所述之線性驅動裝置的安全釋放機構，其更包括一限位蓋，該限位蓋是穿入該伸縮管套筒內部以與該螺帽護套相互固接，以限制該伸縮管套筒的軸向位移量。
9. 一種線性驅動裝置，包括:
   一驅動機構，包含一機座及固定在該機座且可產生正反轉的一電動機；
   一導螺桿，受該電動機驅動而產生旋轉；
   一外管，套設在該導螺桿外部且固定於該機座一端，在該外管遠離該機座的一端安置有一阻擋元件；
   一伸縮管，穿接在該外管內部且能夠相對其作伸縮移動；以及
   一安全釋放機構，包括與該導螺桿相互螺接傳動的一螺帽、固接在該螺帽一側邊且彼此連動的一螺帽護套、一端套接該螺帽護套另一端則與該伸縮管相互固接的一伸縮管套筒、套接在該伸縮管套筒外部且對應該阻擋元件配設的一離合元件、及環抱該螺帽護套和該離合元件的一螺旋彈簧，該伸縮管套筒外周緣成型有複數嵌槽，該離合元件成型有與該等嵌槽相互嵌固或脫離連動的複數凸塊；
   其中該導螺桿受該電動機驅動而正向旋轉時，該螺旋彈簧是以束緊方式來帶動該螺帽護套、該離合元件和該伸縮管套筒一起線性移動，在該離合元件行經該阻擋元件的位置時將被推離與該伸縮管套筒的連動關係，而使該伸縮管和該伸縮管套筒終止移出動作。
10. 如請求項第9項所述之線性驅動裝置，其中該螺帽一側的外周緣成型有一第一外螺紋，在該螺帽護套的中心部份設有與該第一外螺紋相互螺固連接的一第二內螺紋。
11. 如請求項第9項所述之線性驅動裝置，其中該螺帽護套包含一擋牆、自該擋牆一端向外延伸的一第一圓柱段、及自該第一圓柱段一端向外延伸的一第二圓柱段，該伸縮管套筒套接在該第二圓柱段外周緣，該螺旋彈簧遠離該離合元件的一側則套接在該第一圓柱段外周緣。
12. 如請求項第11項所述之線性驅動裝置，其中該伸縮管套筒的外表面延伸成型有一凸環，並在該凸環間隔成型有該等嵌槽，該離合元件的一端向外延伸有一擋環，並於該擋環的外端面延伸有與該等嵌槽相互嵌固或脫離連動的該等凸塊。
13. 如請求項第12項所述之線性驅動裝置，其中該螺旋彈簧的兩端分別抵貼於該螺帽護套的該擋牆和該離合元件的該擋環。
14. 如請求項第9項所述之線性驅動裝置，其中該螺旋彈簧的旋向和所述導螺桿的旋向相同。
15. 如請求項第14項所述之線性驅動裝置，其中該螺旋彈簧包含連續性纏繞的多數環圈，該等環圈之間形成有至少一間隔空隙。
16. 如請求項第9項所述之線性驅動裝置，其中該安全釋放機構更包括一限位蓋，該限位蓋是穿入該伸縮管套筒內部以與該螺帽護套相互固接，以限制該伸縮管套筒的軸向位移量。