TWI396802B - 萬向關節 - Google Patents

Description

萬向關節

本發明涉及一種旋轉支撐機構，尤其涉及一種萬向關節。

萬向關節主要係用於將液晶螢幕、相框或看板等物體固定，然後通過調節萬向關節之各連接桿之間之相對角度，使液晶螢幕、相框或看板等物體與使用者之間達到人機工程學之最佳適應位置。

先前技術中之萬向關節在進行角度調整時，需要使用者手動對萬向關節之連接桿施加一定之作用力，使連接桿之間之相對角度發生改變，從而改變視角；當液晶螢幕、相框或看板等物體之固定位置距離用戶很高或很遠時，就會給使用者之調節帶來不便。

有鑑於此，有必要提供一種可自動調整角度之萬向關節。

一種萬向關節，其包括一第一連接桿、一第二連接桿、一第三連接桿、一第一驅動裝置、一第二驅動裝置及一控制裝置；所述第三連接桿之兩端開設有兩個相互垂直之導向槽，第一連接桿及第二連接桿與第三連接桿相連接之一端分別設有與所述導向槽相對應之第一導向體及第二導向體，所述第一導向體之一側設有第一傳動齒輪，所述第二導向體之一側設有第二傳動齒輪；所述第一驅動裝置及第二驅動裝置固設於第三連接桿內，所述第 一導向體及第二導向體分別活動卡設於兩個導向槽內，且所述第一驅動裝置及第二驅動裝置分別與第一傳動齒輪及第二傳動齒輪相嚙合；所述控制裝置分別與第一驅動裝置及第二驅動裝置電性連接。

相較於先前技術，本發明通過控制裝置控制設置於第三連接桿兩端之第一驅動裝置及第二驅動裝置，以改變第一連接桿及第二連接桿相對於第三連接桿之角度，實現萬向關節之角度之自動調節。

以下將結合附圖對本發明作進一步之詳細說明。

如圖1及圖6所示，本發明實施方式提供之一種萬向關節100，其包括一第一連接桿10、一第二連接桿20、一第三連接桿30、一底座40、一承載座50、一第一驅動裝置60、一第二驅動裝置70、一第三驅動裝置80、一內齒輪90、一控制裝置110、一第一擋片120、一第一轉軸101及一第二轉軸102。所述第一連接桿10與第二連接桿20分別通過第一轉軸101及第二轉軸102可轉動之連接於第三連接桿30之兩端，所述第一驅動裝置60及第二驅動裝置70固設於第三連接桿30內，用於驅動所述第一連接桿10及第二連接桿20轉動。所述第一連接桿10之另一端與承載座50相連接。所述第二連接桿20通過所述第一擋片120與底座40相連接，所述第三驅動裝置80固設於第二連接桿20與底座40相連接之一端內，所述內齒輪90固設於底座40內，所述第三驅動裝置80與內齒輪90相嚙合，並驅動所述第二連接桿20相對於底座40轉動。所述控制裝置110 分別與所述第一驅動裝置60、第二驅動裝置70及第三驅動裝置80相電性連接，所述控制裝置110用於控制第一驅動裝置60、第二驅動裝置70及第三驅動裝置80帶動第一連接桿10、第二連接桿20及第三連接桿30進行相應之姿態調整。在本實施方式中，所述第一驅動裝置60、第二驅動裝置70及第三驅動裝置80為旋轉式壓電馬達，所述旋轉式壓電馬達在沒有通電狀態下保持鎖定狀態，而壓電馬達之轉子不能轉動；當通電後，根據通電電壓之極性不同，實現轉動方向之不同，並藉由通電時間控制轉子轉動角度。所述第一驅動裝置60、第二驅動裝置70及第三驅動裝置80具有足夠大之驅動功率能帶動負載轉動。

如圖1及圖2所示，所述第三連接桿30之兩端開設有兩個相互垂直之導向槽31，第一連接桿10及第二連接桿20與第三連接桿30相連接之一端分別設有與所述導向槽31相對應之第一導向體11及第二導向體21，所述第一導向體11之一側固設有第一傳動齒輪12，在第二導向體21之一側固設有第二傳動齒輪22。在本實施方式中，所述第一傳動齒輪12及第二傳動齒輪22為齒盤。所述第一導向體11及第二導向體21上分別設有第一軸孔111及第二軸孔211，所述第三連接桿30上之導向槽31兩側之設有與所述第一軸孔111及第二軸孔211相對應之第三軸孔311及第四軸孔312。所述第一轉軸101通過第一軸孔111與第一導向體11相固定連接，第一轉軸101之兩端活動套設於第三軸孔311中；所述第二轉軸102通過第二軸孔211與第 二導向體21相固定連接，第二轉軸102之兩端活動套設於第四軸孔312中。所述第一驅動裝置60、第二驅動裝置70及第三驅動裝置80分別包括一第一驅動齒輪61、一第二驅動齒輪71及一第三驅動齒輪81。

如圖1至圖4所示，所述第三連接桿30內靠近第三、第四軸孔311、312之位置處分別設有第一、第二卡槽301、302，所述第一驅動裝置60及第二驅動裝置70分別卡設於第一、第二卡槽301、302內，且所述第一驅動齒輪61與第二驅動齒輪71分別朝向於所述導向槽31。所述第一驅動齒輪61與第二驅動齒輪71為圓柱齒輪，所述第一傳動齒輪12與第二傳動齒輪22為圓形齒條。所述第一驅動齒輪61與第一傳動齒輪12相嚙合，所述第二驅動齒輪71與第二傳動齒輪22相嚙合。在所述第二連接桿20內設置一第三卡槽201，所述第三驅動裝置80卡設於所述第三卡槽201內，且所述第三驅動齒輪81朝向於底座40。

所述第二連接桿20通過所述第三驅動裝置80、所述內齒輪90及所述第一擋片120與底座40可轉動連接。所述第二連接桿20與所述底座40相連接之一端上設有第二擋片23及外螺紋24，且所述第二擋片23靠近第二導向體21，所述第二擋片23為一套設於第二連接桿20上之圓環體；所述第一擋片120為一圓環體，所述第一擋片120上設有內螺紋；所述底座40上開設有一通孔41，所述第二連接桿20穿過所述通孔41，且通過第一擋片120及第二擋片23活動之卡設於底座40上。所述內齒輪90為圓環體，其包括一內圈91及一外圈92，在所述內圈91上設有與所述第 三驅動齒輪81相對應之齒輪，所述第三驅動齒輪81與內齒輪90相嚙合；在所述外圈92上設有至少一個凸塊93，在所述底座40之底面設有與所述凸塊93相對應之凹槽42，所述內齒輪90通過所述凸塊93卡設於所述底座40之凹槽42內。

如圖1及圖5所示，萬向關節100在未通電過程中，由於第一、第二、第三驅動裝置60、70、80之第一、第二、第三驅動齒輪61、71、81分別與第一傳動齒輪12、第二傳動齒輪22、內齒輪90相嚙合，且第一、第二、第三驅動裝置60、70、80之轉子在不通電之狀態不轉動，從而使萬向關節100之位置保持不變。需要對所承載物體之角度進行調整時，使用者發送一調整信號給控制裝置110，所述控制裝置110識別所述調整信號並判斷需要驅動哪一個驅動裝置進行運動，然後將調整信號轉化為驅動信號再驅動相應之驅動裝置作動。當所述調整信號是用於調整第二連接桿20與第三連接桿30之間之相對角度時，所述第二驅動裝置70帶動第二驅動齒輪71轉動，所述第二驅動齒輪71給第二傳動齒輪22一作用力F，由於第二連接桿20在第二轉軸102之轉動方向上是固定之，則第二傳動齒輪22給第三連接桿30一反向作用力F’，使第三連接桿30帶動第二轉軸102沿第四軸孔312轉動；同理，當所述調整信號是用於調整第一連接桿10與第三連接桿30之間之相對角度時，所述第一驅動裝置60帶動第一驅動齒輪61轉動，所述第一驅動齒輪61給第一傳動齒輪12一作用力F，使第一連接桿10帶動第一轉軸101沿第三軸孔311轉動 ；當所述調整信號是用於調整第二連接桿20相對於底座40之轉動時，由於內齒輪90是固定在底座40上之，當第三驅動齒輪81給內齒輪90一作用力F時，內齒輪90給第三驅動齒輪81一反向作用力F’，從而驅動第二連接桿20轉動，則帶動整個萬向關節100相對底座40轉動。

本發明通過控制裝置控制設置於第三連接桿兩端之第一驅動裝置及第二驅動裝置，以改變第一連接桿及第二連接桿相對於第三連接桿之角度，實現萬向關節之角度之自動調節。

綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100‧‧‧萬向關節

10‧‧‧第一連接桿

20‧‧‧第二連接桿

30‧‧‧第三連接桿

40‧‧‧底座

50‧‧‧承載座

60‧‧‧第一驅動裝置

70‧‧‧第二驅動裝置

80‧‧‧第三驅動裝置

90‧‧‧內齒輪

110‧‧‧控制裝置

120‧‧‧第一擋片

101‧‧‧第一轉軸

102‧‧‧第二轉軸

11‧‧‧第一導向體

12‧‧‧第一傳動齒輪

111‧‧‧第一軸孔

31‧‧‧導向槽

311‧‧‧第三軸孔

312‧‧‧第四軸孔

21‧‧‧第二導向體

22‧‧‧第二傳動齒輪

211‧‧‧第二軸孔

23‧‧‧第二擋片

61‧‧‧第一驅動齒輪

71‧‧‧第二驅動齒輪

81‧‧‧第三驅動齒輪

24‧‧‧外螺紋

301‧‧‧第一卡槽

302‧‧‧第二卡槽

201‧‧‧第三卡槽

41‧‧‧通孔

42‧‧‧凹槽

91‧‧‧內圈

92‧‧‧外圈

93‧‧‧凸塊

圖1係本發明實施方式提供之萬向關節之分解示意圖；圖2係圖1中萬向關節之第二連接桿與座體之連接示意圖；圖3係圖1中萬向關節之立體示意圖；圖4係圖1中萬向關節之剖視圖；圖5係圖1中萬向關節之第二連接桿與第三連接桿之轉動示意圖；圖6係圖1中萬向關節之電性連接示意圖。

100‧‧‧萬向關節

10‧‧‧第一連接桿

20‧‧‧第二連接桿

30‧‧‧第三連接桿

40‧‧‧底座

50‧‧‧承載座

60‧‧‧第一驅動裝置

70‧‧‧第二驅動裝置

80‧‧‧第三驅動裝置

90‧‧‧內齒輪

110‧‧‧控制裝置

120‧‧‧第一擋片

101‧‧‧第一轉軸

102‧‧‧第二轉軸

11‧‧‧第一導向體

12‧‧‧第一傳動齒輪

111‧‧‧第一軸孔

31‧‧‧導向槽

311‧‧‧第三軸孔

312‧‧‧第四軸孔

21‧‧‧第二導向體

22‧‧‧第二傳動齒輪

211‧‧‧第二軸孔

23‧‧‧第二擋片

61‧‧‧第一驅動齒輪

71‧‧‧第二驅動齒輪

81‧‧‧第三驅動齒輪

Claims (8)

1. 一種萬向關節，其包括一第一連接桿、一第二連接桿、一第三連接桿、一第一驅動裝置、一第二驅動裝置及一控制裝置；其改進在於，所述第三連接桿之兩端開設有兩個相互垂直之導向槽，第一連接桿及第二連接桿與第三連接桿相連接之一端分別設有與所述導向槽相對應之第一導向體及第二導向體，所述第一導向體之一側設有第一傳動齒輪，所述第二導向體之一側設有第二傳動齒輪；所述第一驅動裝置及第二驅動裝置固設於第三連接桿內，所述第一導向體及第二導向體分別活動之卡設於兩個導向槽內，且所述第一驅動裝置及第二驅動裝置分別與第一傳動齒輪及第二傳動齒輪相嚙合，所述萬向關節還包括一底座，一第一擋片，一內齒輪及一第三驅動裝置；所述底座上開設有一通孔，所述第二連接桿通過與第一擋片相配合從所述通孔活動之卡設於底座上，所述內齒輪固設於底座之底面，所述第三驅動裝置固設於第二連接桿內，所述第三驅動裝置包括設置於輸出軸上的一第三驅動齒輪，所述內齒輪與所述第三驅動齒輪相嚙合；所述控制裝置分別與第一驅動裝置、第三驅動裝置及第二驅動裝置電性連接，用於控制第一驅動裝置、第二驅動裝置及第三驅動裝置帶動第一連接桿、第二連接桿及第三連接桿進行相應之姿態調整。
2. 如申請專利範圍第1項所述之萬向關節，其中：所述第一驅動裝置包括第一驅動齒輪，所述第二驅動裝置包括第二驅動齒輪；所述第一驅動齒輪與第一傳動齒輪相嚙合，所述第二驅動齒輪與第二傳動齒輪相嚙合。
3. 如申請專利範圍第2項所述之萬向關節，其中：所述第一驅動齒輪與第二驅動齒輪為圓柱齒輪，所述第一傳動齒輪與第二傳動齒輪為圓形齒條。
4. 如申請專利範圍第3項所述之萬向關節，其中：所述萬向關節還包括一第一轉軸及第二轉軸，所述第一導向體及第二導向體上分別設有第一軸孔及第二軸孔，所述導向槽兩側之第三連接桿上設有與所述第一軸孔及第二軸孔相對應之第三軸孔及第四軸孔；所述第一轉軸通過相對應之第一軸孔及第三軸孔將第一導向體活動之設置於所述導向槽內，所述第二轉軸通過相對應之第二軸孔及第四軸孔將第二導向體活動之設置於所述另一導向槽內。
5. 如申請專利範圍第1項所述之萬向關節，其中：所述第二連接桿相對第二導向體之另一端上設有一第二擋片及外螺紋，且第二擋片靠近第二導向體；所述第一擋片為一圓環體，在所述圓環體上設有內螺紋；所述第一擋片與第二連接桿通過相對應之內螺紋與外螺紋相連接。
6. 如申請專利範圍第1項所述之萬向關節，其中：所述內齒輪為圓環體。
7. 如申請專利範圍第1項所述之萬向關節，其中：所述萬向關節還包括一承載座，所述承載座固設於第一連接桿上相對於第一導向體所在之另一端。
8. 如申請專利範圍第1項所述之萬向關節，其中：所述第一驅動裝置、第二驅動裝置及第三驅動裝置為旋轉式壓電馬達，所述旋轉式壓電馬達在沒有通電狀態下保持鎖定狀態。