TWI395865B - Multi - link high - precision positioning gate structure - Google Patents

Description

多連桿式高精度定位柵門結構

本發明係提供一種柵門結構，尤指其技術上利用一種多連桿結構來達到利用一般馬達就可達到柵門放下或升起的擺動角度能精確固定之多連桿式高精度定位柵門結構。

柵門普遍使用於車道出入口，是用來控制車輛的進出，習知的柵門結構通常是以馬達、鏈條以及齒輪來作動力傳動，而一般的柵門為了達到精準定位，需要使用較貴之伺服馬達或定位馬達，使柵門放下或升起的擺動角度能精確固定，避免產生擺動角度過小或過多的情況，若使用一般馬達，則馬達轉動角度無法精確，造成柵門可能於放下或升起無法精確定位的困擾。

是以，針對上述習知結構所存在之問題點，如何應用一般泛用型馬達開發一種更具理想實用性之創新結構，實消費者所殷切企盼，亦係相關業者須努力研發突破之目標及方向。

有鑑於此，發明人本於多年從事相關產品之製造開發與設計經驗，針對上述之目標，詳加設計與審慎評估後，終得一確具實用性之本發明。

習知的柵門為了達到精準定位，需要使用較貴之伺服馬達或定位馬達，使柵門放下或升起的擺動角度能精確固定，避免產生擺動角度過小或過多的情況，若使用一般馬達，則馬達轉動角度無法精確，造成柵門可能於放下或升起無法精確定位的困擾。

提供一種多連桿式高精度定位柵門結構，其包括一基板，該基板穿設有兩樞軸為第一樞軸與第二樞軸，該基板的一面設有一驅動元件，該驅動元件之轉軸係設於該第一樞軸一端；一第二連桿，該第二連桿之一端之下樞接於該第一樞軸另端；一第三連桿，該第三連桿之一端之下樞接於該第二連桿之另端之上；一第四連桿，該第四連桿之一端之下樞接於該第三連桿之另端之上，該第四連桿之另端之下樞接於該基板的第二樞軸上，該第四連桿之上具有一柵欄直桿；該基板兩樞軸間距離R1與該第四連桿兩端樞接位置間的距離R4的比值為R1/R4=0.9～1.1，並定義該第四連桿與該基板兩樞軸間連線之夾角θ最大時為上死點，該第四連桿與該基板兩樞軸間連線之夾角θ最小時為下死點，藉此，當該多連桿式高精度定位柵門結構位於上死點時，該驅動元件之轉軸轉動帶動第二連桿轉動一圈，該第四連桿可從動往下搖擺而由上死點移至下死點，再往上搖擺由下死點移至上死點一回，並且在該驅動元件之轉軸持續轉動時，該第四連桿在近下死點位置會很緩慢搖擺或呈靜止狀態。

本發明之多連桿式高精度定位柵門結構若驅動元件有一轉動角度誤差值，第四連桿還是可呈精確定位關閉的狀態，不需要精確定位角度的伺服馬達或定位馬達，就可確保柵欄直桿是呈現精確定為關閉的狀態，不會產生柵門可能於放下或升起無法精確定位的困擾。

有關本發明所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明於后，相信本發明上述之目的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。

參閱第一至第四圖所示，本發明係提供一種多連桿式高精度定位柵門結構，包括：一基板(10)，該基板(10)穿設有兩樞軸為第一樞軸(11)與第二樞軸(12)，該基板(10)的一面設有一驅動元件(13)，該驅動元件(13)之轉軸(131)係設於該第一樞軸(11)一端；一第二連桿(20)，該第二連桿(20)之一端之下樞接於該第一樞軸(11)另端，使該驅動元件(13)之轉軸(131)轉動可帶動該第二連桿(20)轉動；一第三連桿(30)，該第三連桿(30)之一端之下樞接於該第二連桿(20)之另端之上；一第四連桿(40)，該第四連桿(40)之一端之下樞接於該第三連桿(30)之另端之上，該第四連桿(40)之另端之下樞接於該基板(10)的第二樞軸(12)上，該第四連桿(40)之上具有一柵欄直桿(41)；其中，該基板(10)兩樞軸間距離R1與該第四連桿(40)兩端樞接位置間的距離R4的比值為R1/R4=0.9～1.1。

其中，該基板(10)兩樞軸間連線與水平面之夾角為0～15。。

其中，定義該第四連桿(40)與該基板(10)兩樞軸間連線之夾角θ最大時為上死點，該第四連桿(40)與該基板(10)兩樞軸間連線之夾角θ最小時為下死點，上死點時之夾角θ可為80～100。。

其中，該驅動元件(13)可為一馬達。

藉由上述結構，當該多連桿式高精度定位柵門結構位於上死點時，該驅動元件(13)之轉軸(131)轉動帶動第二連桿(20)轉動一圈，該第四連桿可從動往下搖擺而由上死點移至下死點，再往上搖擺由下死點移至上死點一回，並且在該驅動元件(13)之轉軸(131)持續轉動時，該第四連桿(40)在近下死點位置會很緩慢搖擺或呈靜止狀態。

本發明之多連桿式高精度定位柵門結構於使用時，可有兩種實施例，第一種實施例為該驅動元件(13)轉動方向可使該柵欄直桿(41)呈現慢降快升之情況，請參閱第三(A)至第三(D)圖，該馬達為逆時針轉動，柵欄完全升起之狀態如第三(A)圖所示，此時該柵欄直桿(41)位於上死點之位置，當要關閉柵欄時，如第三(B)圖所示，該第二連桿(20)受驅動元件(13)(請參閱第一圖)帶動而逆時針往遠離第二樞軸(12)方向轉動，該柵欄直桿(41)從動而緩慢向下偏擺以關閉柵欄，柵欄完全關閉之狀態如第三(C)圖所示，此時該柵欄直桿(41)位於下死點之位置，當要開啟柵欄時，如第三(D)圖所示，此時第二連桿(20)逆時針往接近第二樞軸(12)方向轉動，該柵欄直桿(41)從動而迅速向上搖擺以開啟柵欄。

第二種實施例為該驅動元件(13)轉動方向可使該柵欄直桿(41)呈現快降慢升之情況，請參閱第四(A)至第四(D)圖，該馬達為順時針轉動，柵欄完全升起之狀態如第四(A)圖所示，此時該柵欄直桿(41)位於上死點之位置，當要關閉柵欄時，如第四(B)圖所示，該第二連桿(20)受驅動元件(13)(請參閱第一圖)帶動而順時針往接近第二樞軸(12)方向轉動，該柵欄直桿(41)從動而迅速向下搖擺以關閉柵欄，柵欄完全關閉之狀態如第四(C)圖所示，此時該柵欄直桿(41)位於下死點之位置，當要開啟柵欄時，如第四(D)圖所示，此時第二連桿(20)順時針往遠離第二樞軸(12)方向轉動，該柵欄直桿(41)從動而緩慢向上搖擺以開啟柵欄。

請參閱第一、第五A及第五B圖，第五A圖為R1/R4=100/91(幾乎等於R1/R4=1.1)、基板(10)兩樞軸間連線與水平面之夾角為10°、上死點時之夾角θ為100°時，第二連桿(20)與第四連桿(40)的角度變化曲線圖；第五B圖為R1/R4=100/91、基板(10)兩樞軸間連線與水平面之夾角為5°、上死點時之夾角θ為95°時，第二連桿(20)與第四連桿(40)的角度變化曲線圖，兩圖縱軸皆代表夾角θ的變化，橫軸皆代表該第二連桿(20)受驅動元件(13)驅動所轉動角度，其中橫軸初始點0°定義為當該第四連桿(40)與水平面的夾角θ為0°時所在的位置，其中第五A及五B圖係對應到上述第二種實施例，為該驅動元件(13)轉動方向可使該第四連桿(40)呈現快降慢升之情況，由第五A及五B圖可知當驅動元件(13)轉速固定時，該第二連桿(20)約轉動180°(橫軸0～180°的區間)才使夾角θ為最大，而當要關閉時，該第二連桿(20)只轉動約90°(橫軸180～270°的區間)就使第四連桿(40)接近關閉的狀態(夾角θ接近0°)，並且該第二連桿(20)再持續轉動約90°(橫軸270～360°的區間)的時間內，該第四連桿(40)幾乎呈現關閉的狀態(夾角θ接近0°)，代表該第四連桿(40)有很長一段時間處於緩慢移動或靜止的狀態，這段時間代表驅動元件(13)若有一轉動角度誤差值，該第四連桿(40)還是可呈關閉的狀態，不需要精確定位角度的驅動元件(13)，如伺服馬達或定位馬達，就可確保柵欄直桿(41)是呈現關閉的狀態，不會產生於放下或升起無法精確定位的困擾。

請參閱第一、第六A及第六B圖，第六A圖為R1/R4=100/111(幾乎等於R1/R4=0.9)、基板(10)兩樞軸間連線與水平面之夾角為10°、上死點時之夾角θ為100°時，第二連桿(20)與第四連桿(40)的角度變化曲線圖；第六B圖為R1/R4=100/111、基板(10)兩樞軸間連線與水平面之夾角為5°、上死點時之夾角θ為95°時，第二連桿(20)與第四連桿(40)的角度變化曲線圖，由第六A及第六B圖可得知當驅動元件(13)轉速固定時，該第二連桿(20)約轉動270°(橫軸0～270°的區間)才使夾角θ為最大，而當要關閉時，該第二連桿(20)只轉動約45°(橫軸270～315°的區間)就使第四連桿(40)接近關閉的狀態(夾角θ接近0°)，並且該第二連桿(20)再持續轉動約45°(橫軸315～360°的區間)的時間內，該第四連桿(40)幾乎呈現關閉的狀態(夾角θ接近0°)，第六A圖與第五A圖做比較，可明顯的比較出第六A圖的第四連桿(40)呈現快降慢升之情況更明顯，而第四連桿(40)也還是有一段時間處於緩慢移動或靜止的關閉狀態(橫軸315～360°的區間)。

請參閱第一及第七圖，其為R1/R4=100/95(R1/R4界於0.9~1.1之間)、基板(10)兩樞軸間連線與水平面之夾角為0°、上死點時之夾角θ為90°時，第二連桿(20)與第四連桿(40)的角度變化曲線圖，其同樣呈現第四連桿(40)呈現快降慢升之情況，而第四連桿(40)也還是有一段時間處於緩慢移動或靜止的關閉狀態。

前文係針對本發明之較佳實施例為本發明之技術特徵進行具體之說明；惟，熟悉此項技術之人士當可在不脫離本發明之精神與原則下對本發明進行變更與修改，而該等變更與修改，皆應涵蓋於如下申請專利範圍所界定之範疇中。

(10)．．．基板

(11)．．．第一樞軸

(12)．．．第二樞軸

(13)．．．驅動元件

(131)．．．轉軸

(20)．．．第二連桿

(30)．．．第三連桿

(40)．．．第四連桿

(41)．．．柵欄直桿

第一圖：係本發明之柵門結構開啟狀態立體示意圖。

第二圖：係本發明之柵門結構關閉狀態立體示意圖。

第三A圖：係本發明其一實施例之柵欄直桿位於上死點狀態示意圖。

第三B圖：係本發明其一實施例之柵欄直桿關閉時之示意圖。

第三C圖：係本發明其一實施例之柵欄直桿位於下死點狀態示意圖。

第三D圖：係本發明其一實施例之柵欄直桿開啟時之示意圖。

第四A圖：係本發明另一實施例之柵欄直桿位於上死點狀態示意圖。

第四B圖：係本發明另一實施例之柵欄直桿關閉時之示意圖。

第四C圖：係本發明另一實施例之柵欄直桿位於下死點狀態示意圖。

第四D圖：係本發明另一實施例之柵欄直桿開啟時之示意圖。

第五A圖：係本發明R1/R4=100/91、兩樞軸間連線與水平面之夾角為10°、上死點時之夾角θ為100°時，第二連桿與第四連桿的角度變化曲線圖。

第五B圖：係本發明R1/R4=100/91、兩樞軸間連線與水平面之夾角為5°、上死點時之夾角θ為95°時，第二連桿與第四連桿的角度變化曲線圖。

第六A圖：係本發明R1/R4=100/111、兩樞軸間連線與水平面之夾角為10°、上死點時之夾角θ為100°時，第二連桿與第四連桿的角度變化曲線圖。

第六B圖：係本發明R1/R4=100/111、兩樞軸間連線與水平面之夾角為5°、上死點時之夾角θ為95°時，第二連桿與第四連桿的角度變化曲線圖。

第七圖：係本發明R1/R4=100/95時第二連桿與第四連桿的角度變化曲線圖。

(10)．．．基板

(11)．．．第一樞軸

(13)．．．驅動元件

(131)．．．轉軸

(20)．．．第二連桿

(30)．．．第三連桿

(40)．．．第四連桿

(41)．．．柵欄直桿

Claims (4)

1. 一種多連桿式高精度定位柵門結構，係包含有：一基板，該基板穿設有兩樞軸為一第一樞軸與一第二樞軸，該基板的一面設有一驅動元件，該驅動元件之轉軸係設於該第一樞軸一端；一第二連桿，該第二連桿之一端之下樞接於該第一樞軸另端，該驅動元件之轉軸轉動可帶動該第二連桿轉動；一第三連桿，該第三連桿之一端之下樞接於該第二連桿之另端之上；一第四連桿，該第四連桿之一端之下樞接於該第三連桿之另端之上，該第四連桿之另端之下樞接於該基板的該第二樞軸上，該第四連桿上具有一柵欄直桿；該基板兩樞軸間距離R1與該第四連桿兩端樞接位置間的距離R4的比值為R1/R4=0.9～1.1，並定義該第四連桿與該基板兩樞軸間連線之夾角θ最大時為上死點，該第四連桿與該基板兩樞軸間連線之夾角θ最小時為下死點，藉此，當該多連桿式高精度定位柵門結構位於上死點時，該驅動元件之轉軸轉動帶動該第二連桿轉動一圈，該第四連桿可從動往下搖擺而由上死點移至下死點，再往上搖擺由下死點移至上死點一回，並且在該驅動元件之轉軸持續轉動時，該第四連桿在近下死點位置會很緩慢搖擺或呈靜止狀態。
2. 如申請專利範圍第1項所述之多連桿式高精度定位柵門結構，其中該基板兩樞軸間連線與水平面之夾角為0～15°。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之多連桿式高精度定位柵門結構，其中在上死點時該第四連桿與該基板兩樞軸間連線之夾角θ可為80～100°。
4. 如申請專利範圍第1項所述之多連桿式高精度定位柵門結構，其中該驅動元件為一馬達。