TWI480119B - Elliptical motion mechanism - Google Patents

Description

橢圓運動機構

本發明係關於一種機械機構，詳而言之，係指一種產生橢圓形軌跡之機構。

某些板材或物體上須切削出橢圓形孔，例如洗臉台的洗臉槽，美國第4,567,927號「APPARATUS FOR AUTOMATICALLY FORMING OVALS」專利揭露一種成型橢圓孔之裝置，該裝置提供橢圓形的軌跡，使切削工具可沿該軌跡切削出橢圓孔。

該裝置包含有一支撐架(support frame)10，由一對立柱(upright)12及一對懸臂(cantilevered support arm)14所構成，一支撐盤(support disk)26，受該對懸臂14所固定；一環體(ring)28，係懸空地樞設於該支撐盤26下方，並可轉動；一第一軌道(track)34，設於該支撐盤；一第二軌道(track)36，受二立柱(upright)38所支撐，位於第一軌道34上方並與第一軌道垂直。一第一滑塊(bearing block)40，可滑移地設於該第一軌道34；一第二滑塊(bearing block)44，可滑移地設於第二軌道36；一橢圓規樑(trammel beam)56，由一上樑(upper beam)56a及一下樑(lower beam)56b所組成，該上樑56a係設於支撐盤26上方，並位於第一軌道34與第二軌道36之間，而下樑56b則設於支撐盤26下方；該第一滑塊40之頂、底端分別與該橢圓規樑56之上、下樑56a、56b連接。一工具座(tool-holding bracket)84，裝設於下樑56b；一切削工具92，裝設於該工具座84；一螺桿108，與該工具座84螺接，以帶動該工具座84及切削工具92沿該下樑56b滑移。以一電 動馬達112驅動該環體28，該裝置可產生一橢圓形軌跡(elliptical path)115，故可切削出一橢圓形孔。

上揭裝置將切削工具92裝設於支撐盤26下方，以進行橢圓孔之切削作業。惟其具有以下缺失：首先，第一軌道34與第二軌道36呈上下設置，須以多個懸臂與支架分別固定支撐盤26與第二軌道36，因此，整個支撐結構相當複雜且組裝不易；且該二軌道34、36須分別製作，零組件多，增加製造之不便與組裝成本。

其次，該習知結構所能切削出的最大的橢圓孔並無法超過該支撐盤26之範圍，該專利前案之第一圖所示的橢圓形軌跡115之長軸向之長度即為其所能切削的最大範圍，蓋，若橢圓規樑56之下樑56b、工具座84及切削工具92超出支撐盤26，將受立柱12所阻擋，無法運作。因此，該習知裝置若欲愈切削愈大的橢圓孔，則須製作更大的支撐盤26與環體28以及更長的軌道34、36，整個裝置便將相當龐大與笨重。

本發明之主要目的在於提供一種橢圓運動機構，可產生橢圓形的軌跡，該橢圓機構係容易製造及組裝。

本發明在於提供一種橢圓運動機構，該橢圓運動機構係具有二軌道及一搖臂，該搖臂係連接於該二軌道；本發明之目的係使該橢圓運動機構為搖臂位於該二軌道下方之結構形式下，使該二軌道位於同一平面，並相交。

本發明在於提供一種搖臂機構，其具有一軌跡盤與一搖臂，該軌跡盤設有二呈垂直分佈的軌道，該搖臂係樞接於該二軌道；本發明之目的係使該搖臂機構所產生之橢圓軌跡可 大於該軌跡盤，亦可小於該軌跡盤。

本發明所提供之橢圓運動機構，包含有：一軌跡盤，呈圓盤狀；二軌道，設於該軌跡盤，該二軌道係呈垂直並相交，其相交處形成一鏤空部位；一傳動環，係一環形體；一傳動部，設於該傳動環之周面；該傳動環係套設於該軌跡盤之周面，並可相對該軌跡盤轉動；一搖臂，位於該軌跡盤下方，其頂面設有二滑移構件，並以該二滑移構件連接於該二軌道，其中，第一滑移構件係沿該第一軌道滑移，而第二滑移構件係沿該第二軌道滑移；該傳動環轉動時係帶動該搖臂作動，進而產生橢圓形軌跡。

本發明之橢圓機構係容易製造、組裝，其整體體積小，且可產生大於軌跡盤或小於軌跡盤之橢圓形軌跡。

為使 貴審查委員能進一步瞭解本發明之目的、特徵以及所達成之功效，以下茲舉本發明之較佳實施例，並配合圖示詳細說明於后。

第一圖係本發明一較佳實施例之立體圖。

第二圖係本發明一較佳實施例之底視立體圖。

第三圖係第一圖之分解立體圖。

第四圖係第一圖之4-4剖線之剖面圖。

第五圖係第一圖之5-5剖線之剖面圖。

第六圖係本發明一較佳實施例之滑移構件之分解立體圖。

第七圖係第一圖之7-7剖線之剖面圖。

第八圖係第七圖之8-8剖線之剖面圖。

第九、十圖係本發明之頂視圖，並顯示產生不同的橢圓形軌跡。

第十一圖係顯示本發明之一應用例之示意圖。

請參閱第一至三圖，本發明一較佳實施例所提供之橢圓運動機構(10)，包含有：一軌跡盤(20)、一傳動環(30)、一搖臂(40)及二滑移構件(60)(60a)。

該軌跡盤(20)係呈圓盤狀，一第一軌道(22)與一第二軌道(24)，設於該軌跡盤(20)上，並呈垂直設置。該二軌道(22)(24)係呈槽孔狀，因此得以在同一平面相交，其相交處係形成一鏤空部位(25)。每一軌道(22)與(24)之頂緣與底緣均呈透空狀，使得該鏤空部位(25)之頂、底端亦呈透空狀。四連接孔(26)，平均地設於該軌跡盤(20)。

該傳動環(30)係一環形體，其外周面係具有一傳動部(32)，例如一圈齒部，具有多數齒。該傳動環(30)係套設於該軌跡盤(20)之周面，並可轉動。為達成傳動環可轉動之作動，本實施例於軌跡盤(20)之周面係設一環槽(28)；該傳動環(30)之徑向設有多個裝設孔(34)，等間隔地分佈於該傳動環。多個嵌接件(35)，較佳的為鋼珠以減少摩擦，係分別裝設於該等裝設孔(34)中，如第四、五圖，該等嵌接件(35)並凸伸出裝設孔(34)內端且嵌入軌跡盤(20)之環槽(28)，使得傳動環(30)不會與軌跡盤(20)分離且可於軌跡盤外周轉動。多個封蓋(36)，螺設於該等裝設孔(34)外端，將裝設孔外端封閉，使嵌接件(35)不會掉出裝設孔。

此外，該傳動環(30)更向下延伸一呈環形之垣部(37)；一開口(38)，設於該垣部(37)，該開口(38)之二側壁分別設一滾 輪(381)。該垣部(37)之寬度只須供設置該開口(38)即可，不以如本實施例製作成360度之弧長為必要。

該搖臂(40)係為長形之構形，具有一外殼(41)。請參閱第六圖，一第一與一第二軸桿(42)(44)，設於該搖臂(40)，並凸伸於搖臂之頂面；一工具連接部位(45)，如第二圖，設於該搖臂(40)底面。該搖臂(40)內部裝設有二導軌(43)以及二滑座(46)(47)，該二滑座可受該二導軌之導引於搖臂之縱向位移；二螺桿(48)(49)，位於搖臂之縱向，並分別螺接於該二滑座(46)(47)；二調整鈕(51)(52)，分別固接於該二螺桿(48)(49)一端。該二調整鈕(51)(52)及該二螺桿(48)(49)係形成二調整構件，轉動該二調整鈕時，可經由該二螺桿(48)(49)帶動該二滑座(46)(47)滑移。該第一軸桿(42)係位於該搖臂(40)內端，並不會移動；該第二軸桿(44)係設於第一滑座(46)；該工具連接部位(45)係裝設於該第二滑座(47)，並最靠近搖臂(40)外端。該第二滑座(47)係為工具滑座，切削工具可利用該工具連接部位(45)而與該工具滑座(47)連接。工具連接部位(45)係供連接切削工具之用，故其結構形式不以本實施例所示為限。該第二軸桿(44)係位於第一軸桿(42)與工具連接部位(45)之間。該二滑座(46)(47)移動時，可調整該第二軸桿(44)及該工具連接部位(45)之位置。

該二滑移構件(60)(60a)之結構相同，以下僅以滑移構件(60)為說明，該二構件(60)(60a)之相同元件並使用相同元件符號。

請參閱第六至八圖，第一滑移構件(60)具有一下滑塊(62)與一上滑塊(65)，該下滑塊(62)之中心具有一穿孔(63)，其二側係各向外延伸一肩部(64)。該上滑塊(65)之中心亦設一穿孔 (66)，且二側亦向外延伸一肩部(67)。該上、下滑塊(62)(65)係以其穿孔(63)(66)穿設於該第一軸桿(42)，而可在該軸桿(42)上轉動。一螺件(68)，螺設於該軸桿(42)頂端，使該二滑塊(62)(65)之間距夾住第一軌道(22)。一下軸承(75)，設於該下滑塊(62)底面之軸承室(621)，以滅少下滑塊底端與搖臂(40)頂面之摩擦；一上軸承(76)，設於上滑塊(65)之頂面之軸承室(651)，以減少上滑塊頂端與該螺件(68)間之摩擦。

二插銷(70)，插設於上、下滑塊(62)(65)之間，其頂、底端分別插入該二滑塊之銷孔(622)(652)，使該二滑塊於第一軸桿(42)上保持同步轉動。二彈簧(72)，分別套設於該二插銷(70)，其二端分別彈性頂住該二滑塊(62)(65)，使該二滑塊保持張開，不會閉合。

該第一滑移構件(60)係裝設第一軸桿(42)上，並組裝於軌跡盤(20)之第一軌道(22)，該下滑塊(62)之體身係位於第一軌道(22)內，其二肩部(64)分別接觸該軌道(22)二側之底緣，如第七圖；而該上滑塊(65)之體身亦位於第一軌道內，並以其二肩部(67)之底緣所設之斜邊(671)接觸於該軌道(22)二側之頂緣之斜邊(221)。藉此，該滑移組件(60)及該軸桿(42)即可沿著第一軌道(22)往復滑移。該等斜邊(221)(671)之接觸作用具多種效果，其一，藉由重力，斜邊之接觸更為密切，使上滑塊可更穩固地與軌道(22)銜接；其二，使上滑塊(65)不會在第一軌道(22)內偏轉，則整個滑移構件便不會在軌道偏轉；其三，使該樞桿(42)及該滑移構件(60)之中心位於第一軌道之中心，滑移構件(60)容易於該軌道(22)滑移並減少摩擦。

同理，第二滑移構件(60a)裝設於第二軸桿(44)以及連接於第二軌道(24)之方式係與第一滑移構件(60)相同，因此，第 二軸桿(44)及第二滑移構件(60a)可沿著第二軌道(24)往復滑移。

該搖臂(40)係藉由該二滑移構件(60)(60a)而與軌跡盤(20)呈可動式地連接，並位於該軌跡盤(20)下方，且搖臂之外端係自傳動環(30)之垣部(37)之開口(38)穿出傳動環，該開口(38)二側係以該二滾輪(381)與該搖臂之二側面接觸，該二滾輪(381)可提高搖臂於該開口(38)內滑動時之穩定性及減少摩擦。該開口(38)係為傳動環(30)與搖臂(40)間的連動構件，使搖臂與傳動環(30)產生連動關係，當傳動環(30)轉動時，可帶動該搖臂(40)作動。傳動環與搖臂之連動結構不以本實施例之垣部與開口為限，例如以一個別的連接構件連接該傳動環與該搖臂，該連接構件之頂端固接於該傳動環，而其底端或底部與該搖臂連接，該搖臂可於該連接構件之底端或底部滑移。例如，所述之連接構件可為一U形架，具有一穿透部位(開口或孔)；該U形架頂端係固接於該傳動環；該搖臂係穿設於該U形架之穿透部位。

使用該橢圓機構(10)時，該軌跡盤(20)係固定不動，以一馬達(未示)嚙接該傳動環(30)之該圈齒部(32)以驅動傳動環轉動，該搖臂(40)係受該傳動環所帶動，該第一滑移構件(60)將如第九圖所示，沿著第一導軌(22)往復位移，而第二滑移構件(60a)則沿著第二導軌(24)往復位移，使得該搖臂(40)除了旋轉運動之外，亦會於轉動環(30)之徑向滑移(於該開口(38)中滑動)，該搖臂(40)之第二滑座(47)及工具連接部位(45)所在之位置，便產生一橢圓形軌跡(80)，該軌跡(80)係大於軌跡盤(20)，亦即落在軌跡盤之外。。

本發明之結構允許該二導軌(22)(24)位於同一高度，且使 滑移構件(60)(60a)得以通過該二軌道相交處之鏤空部位(25)，不會自該鏤空部位掉落。須知，若搖臂係設於軌跡盤上方，則該二軌道底面可呈封閉狀、不會透空，該二軌道之相交處便會有一個底壁，滑移構件通過該二軌道之相交處，便不會有自該相交處掉落之問題。然而，本發明係將搖臂設於軌跡盤下方，並使該二軌道位於同一平面，造成其相交處形成一鏤空部位(25)，如何讓滑移構件可通過該鏤空部位(25)而不掉落，亦為本發明所完成之功效。於本實施例中，各滑移構件之上滑塊(65)於第一軌道(22)方向之長度(L)係大於該鏤空部位(25)之寬度(D)，故滑移構件通過該鏤空部位時，並未完全懸空，因此，可由軌道一端順利地通過鏤空部位而滑移至軌道之另一端。

調整該第一滑座(46)及第二滑座(47)之位置時，可改變橢圓形軌跡之大小以及橢圓形之長軸與短軸之長度。請參第十圖，顯示將第二滑座(47)往搖臂(40)之內端移動，此時，該工具連接部位(45)所在位置係形成一個小的橢圓形軌跡(82)，該軌跡係落在軌跡盤(20)之範圍內。

請參閱第十一圖，本發明可使用於一切削機械(90)，該軌跡盤(20)之連接孔(26)係利用桿體，例如螺桿(92)，固接於一懸臂(94)，並將一工具(95)(例如切削工具)連接於該搖臂(40)之工具連接部位(45)，該橢圓機構(20)係懸空。藉此，利用該機械(90)所產生之橢圓形軌跡，便可使切削工具(95)之刀具(96)於一工件上切削出一橢圓形孔。

本發明所提供橢圓運動機構，其結構簡單，容易製造及組裝。

本發明之橢圓機構可提供大於傳動輪的橢圓形軌跡，及 小於軌跡盤的橢圓形軌跡，故可成型出各種不同大小及尺寸之橢圓形孔。

本發明之橢圓機構，係在搖臂位於軌跡盤下方之結構形式下，將二個軌道一起設於軌跡盤之同一平面上並相交，如此，使軌跡盤及軌道容易成型製造，且只須固定軌跡盤，即同時固定該二軌道及整個橢圓機構，可免去許多支架之使用，並使橢圓機構之整體體積得以大幅縮減，容易安裝且不佔體積。

上揭實施例僅係用以說明本發明而非限制，熟悉此項技藝者可在不脫離本發明之精神下進行修改，例如，軌跡盤與傳動輪之套接方式不以本實施例所示為限。又如，該二軌道只須底緣透空，其頂緣是否透空並非必要；該鏤空部位只須底端透空，其頂端是否透空亦非必要；而滑移構件可為單一滑塊之形式，於軌道中滑移。又如，該傳動環之開口可設置一底緣；亦或，於搖臂之二側面各設一凹槽，供滾輪件(381)接觸。

綜上所述，本發明為同類物品首創之結構，並具進步性功效之增進，誠合於專利要件，爰依法提出申請。

(10)‧‧‧橢圓運動機構

(20)‧‧‧軌跡盤

(22)‧‧‧第一軌道

(221)‧‧‧斜邊

(24)‧‧‧第二軌道

(25)‧‧‧鏤空部位

(26)‧‧‧連接孔

(28)‧‧‧環槽

(30)‧‧‧傳動環

(32)‧‧‧傳動部

(34)‧‧‧裝設孔

(35)‧‧‧嵌接件

(36)‧‧‧封蓋

(37)‧‧‧垣部

(38)‧‧‧開口

(381)‧‧‧滾輪

(40)‧‧‧搖臂

(41)‧‧‧外殼

(43)‧‧‧導軌

(42)‧‧‧第一軸桿

(44)‧‧‧第二軸桿

(45)‧‧‧工具連接部位

(46)‧‧‧第一滑座

(47)‧‧‧第二滑座

(48)(49)‧‧‧螺桿

(51)(52)‧‧‧調整鈕

(60)‧‧‧第一滑移構件

(60a)‧‧‧第二滑移構件

(62)‧‧‧上滑塊

(65)‧‧‧下滑塊

(622)(652)‧‧‧銷孔

(63)(66)‧‧‧穿孔

(64)(67)‧‧‧肩部

(671)‧‧‧斜邊

(68)‧‧‧螺件

(70)‧‧‧插銷

(72)‧‧‧彈簧

(75)(76)‧‧‧軸承

(80)(82)‧‧‧橢圓形軌跡

(L)‧‧‧長度

(D)‧‧‧寬度

第一圖係本發明一較佳實施例之立體圖。

第二圖係本發明一較佳實施例之底視立體圖。

第三圖係第一圖之分解立體圖。

第四圖係第一圖之4-4剖線之剖面圖。

第五圖係第一圖之5-5剖線之剖面圖。

第六圖係本發明一較佳實施例之滑移構件之分解立體 圖。

第七圖係第一圖之7-7剖線之剖面圖。

第八圖係第七圖之8-8剖線之剖面圖。

第九、十圖係本發明之頂視圖，並顯示產生不同的橢圓形軌跡。

第十一圖係顯示本發明之一應用例之示意圖。

(10)‧‧‧橢圓運動機構

(20)‧‧‧軌跡盤

(22)‧‧‧第一軌道

(221)‧‧‧斜邊

(24)‧‧‧第二軌道

(25)‧‧‧鏤空部位

(30)‧‧‧傳動環

(32)‧‧‧傳動部

(37)‧‧‧垣部

(38)‧‧‧開口

(381)‧‧‧滾輪

(40)‧‧‧搖臂

(51)(52)‧‧‧調整鈕

(60)‧‧‧第一滑移構件

(60a)‧‧‧第二滑移構件

(65)‧‧‧上滑塊

Claims (14)

1. 一種橢圓運動機構，包含有：一軌跡盤，呈圓盤狀；一第一軌道與一第二軌道，設於該軌跡盤，該二軌道係呈垂直並相交，其相交處形成一鏤空部位，該二軌道之底緣及該鏤空部位之底端係呈透空狀；一傳動環，係一環形體；一傳動部，設於該傳動環之周面；該傳動環係套設於該軌跡盤之周面，並可相對該軌跡盤轉動；一搖臂，係一長形體；一第一與一第二滑移構件，該第一滑移構件係以一第一軸桿設於該搖臂頂面，並可於該第一軸桿上轉動；該第二滑移構件係以一第二軸桿設於該搖臂頂面，並可於該第二軸桿上轉動；該搖臂係位於該軌跡盤下方，並以該二滑移構件與該二軌道連接，該第一滑移構件係設於該第一軌道中，可沿該第一軌道滑移；該第二滑移構件係連接於該第二軌道，可沿該第二軌道滑移；一連動構件，位於該傳動環與該搖臂之間，該傳動環轉動時係經由該連動構件帶動該搖臂。
2. 如請求項1所述之橢圓運動機構，其中：該二軌道之頂緣及該鏤空部位之頂端均呈透空狀；各該滑移構件係具有一上滑塊及一下滑塊，該二滑塊係穿設於相對應之軸桿，而可轉動；該下滑塊之二側係接觸相對應之軌道之二側底緣；該上滑塊之二側係接觸於相對應之軌道之二側頂緣；至少一插銷，係插接該上、下滑塊。
3. 如請求項2所述之橢圓運動機構，各該滑移構件更包含有至少一彈性元件，設於該上、下滑塊之間，其二端分別頂住該 二滑塊。
4. 如請求項1所述之橢圓運動機構，其中：該傳動環係向下延伸一垣部；一開口，設於該垣部；該搖臂之外端係自該開口穿出該傳動環。
5. 如請求項4所述之橢圓運動機構，其中：該開口之二側壁各設一滾輪；該搖臂之二側面分別接觸該二滾輪。
6. 如請求項1所述之橢圓運動機構，其中：該軌跡盤之周面設有一環槽；多數嵌接件，係保持間隔地設於該傳動環，該等嵌接件係凸出該傳動環之內周並嵌入該軌跡盤之環槽。
7. 如請求項1所述之橢圓運動機構，其中：該連動構件之頂端固接於該傳動環；該搖臂係與該連接構件連接，且可與該連接構件相對滑移。
8. 一種橢圓運動機構，包含有：一軌跡盤，呈圓盤狀；一第一軌道與一第二軌道，設於該軌跡盤，該二軌道係呈垂直並相交，其相交處形成一鏤空部位，該二軌道之底緣及該鏤空部位之底端係呈透空狀；一傳動環，係一環形體；一傳動部，設於該傳動環之周面；該傳動環係設有一垣部，該垣部具有一開口，低於該傳動部；該傳動環係套設於該軌跡盤之周面，並可相對該軌跡盤轉動；一搖臂，係一長形體，並位於該軌跡盤下方，該搖臂係穿設於該傳動環之開口，且搖臂之外端並凸伸出該傳動環；一第一與一第二滑移構件，係樞設於該搖臂頂面；該搖臂係以該二滑移構件與該二軌道連接，該第一滑移構件係設於該第一軌道中，可沿該第一軌道滑移；該第二滑移構件係連接於該第二軌道，可沿該第二軌道滑移； 該傳動環轉動時係帶動該搖臂作動。
9. 如請求項8所述之橢圓運動機構，其中：該傳動環之垣部係呈環形。
10. 一種橢圓運動機構，包含有：一軌跡盤，呈圓盤狀；一第一軌道與一第二軌道，設於該軌跡盤，該二軌道係呈槽孔狀，位於同一平面上且呈垂直相交，其相交處形成一鏤空部位；一傳動環，係一環形體；一傳動部，設於該傳動環之周面；該傳動環係套設於該軌跡盤之周面，並可相對該軌跡盤轉動；一搖臂，係一長形體，並位於該軌跡盤下方；一第一軸桿與一第二軸桿，位於該搖臂頂面；一第一與一第二滑移構件，各該滑移構件係具有一上滑塊及一下滑塊，該第一滑移構件之上、下滑塊係穿設於該第一軸桿並可轉動；該第二滑移構件之上、下滑塊係穿設於該第二軸桿並可轉動；該第一滑移構件係設於該第一軌道中，可沿該第一軌道滑移；該第二滑移構件係連接於該第二軌道，可沿該第二軌道滑移；各該滑移構件之下滑塊之二側係接觸相對應之軌道之二側底緣；各該上滑塊之二側係接觸於相對應之軌道之二側頂緣；一連動構件，位於該傳動環與該搖臂之間，該傳動環轉動時係經由該連動構件帶動該搖臂。
11. 如請求項10所述之橢圓運動機構，其中：各該軌道之二側頂緣係各設一斜邊；各該滑移構件之上滑塊之二側係各設一斜邊，與相對應之軌道之二側頂緣之斜邊接觸。
12. 如請求項10或11所述之橢圓運動機構，其中：各該滑移構 件之上、下滑塊之間係插設有至少一插銷。
13. 如請求項1至11任一項所述之橢圓運動機構，包含有：一第一滑座與一第二滑座，設於該搖臂內，可沿該搖臂之縱向位移；二調整機構，設於該搖臂，可帶動該二滑座位移；該第一滑移構件係臨近該搖臂內端；該第二滑移構件係設於該第一滑座，且位於該第一滑移構件與該第二滑座之間。
14. 如請求項13所述之橢圓運動機構，其中：該第二滑座底面設有一工具連接部位。