TWI571575B - 旋轉及直線運動之軸間連動構造 - Google Patents

Description

旋轉及直線運動之軸間連動構造

本發明係與電動機技術有關，特別是關於一種旋轉及直線運動之軸間連動構造。

將旋轉電動機與線性電動機在軸向上串聯，俾得以同一心軸同時或先後地輸出旋轉及直線作動之施力者，已屬習知技術中所已公開者，其中，為避免線性電動機之負載過大，遂有如第一圖所示之先前技術般，使心軸(1)相對於旋轉電動機(2)間為可軸移之活動滑接狀態，俾使線性電動機(3)驅動心軸(1)為軸向直線位移之際，無需負載旋轉電動機(2)之重量，以節省能源，是等使心軸(1)相對於旋轉電動機(2)為可軸移之活動狀態，固可降低線性電動機之負荷，惟其使心軸(1)兼具與旋轉電動機(2)在徑向上卡接以及軸向上滑接之結合技術，在加工精度及潤滑上均有相當程度之需求存在，亦容易因使用後之磨損造成作動準確度之降低，尚非屬良善之設計。

另請參閱第二圖所示，在習知技術中所揭露之另一先前技術內容者，則係使旋轉電動機(4)之旋轉軸(5)驅動線性電動機(6)之輸出軸(7)進行旋轉，並使輸出軸(7)藉由一連軸構件(8)與旋轉軸(5)間得以在軸向上進 行相對之位移，是等習知技術固可避免旋轉軸(5)與旋轉電動機(4)間之軸向相對滑移所衍生之缺失，惟其與旋轉軸(5)間之結合構造，係需藉由尺寸上之大幅增加，始足以達成與連軸構件(8)間具有徑向卡接與軸向滑接之結合狀態，造成其整體之體積過於龐大，重量亦相對增加，而有不利於產業上利用之負面效果，顯亦尚未臻於良善。

因此，本發明之主要目的即係在提供一種旋轉及直線運動之軸間連動構造，其係使彼此同軸之旋轉軸與線性軸間，藉由一聯結部而允許該旋轉軸與該線性軸彼此在軸向得以相對位移，同時在徑向上則為彼此卡合而得以同步旋轉運動者。

為達成上述之目的，該聯結部乃係具有一第一分軸，係自該旋轉軸之一端沿軸向往外延伸，一第一徑面，係平行於該旋轉軸之軸向延伸線地設於該第一分軸上，一第二分軸，係自該線性軸之一端沿軸向往外延伸，一第二徑面，係平行於該線性軸之軸向延伸線地設於該第二分軸上，並相向於該第一徑面。

而為維持該第一徑面與該第二徑面之相對狀態，係可使該聯結部係更包含有一拘束環，係同軸於該線性軸地穿套於該第一分軸與該第二分軸上，俾維持該第一徑面與該第二徑面間之相對距離。

其中，該拘束環係藉由以內側環面與該第一分軸背於該第一徑面之端側，以及與該第二分軸背於該第二徑面之端側相向抵接，據以維持該第一分軸與該第二分軸之相對位置，穩定該第一徑面與該第二徑面間之相對距離。

其中，第一分軸背於該第一徑面之端側，以及該第二分軸背於該第二徑面之端側係分別呈弧形，並使曲率中心與該拘束環之曲率中心為同一者。

再者，以穩定該第一分軸與該第二分軸之同步徑向轉動為優先時，係可使該第一徑面與該第二徑面間係為直接接觸，據以獲得最大之接觸面積，使該第一分軸與該第二分軸間之同步轉動得以穩定地進行。

而為降低該第一分軸與該第二分軸在最大接觸面結合狀態下所可能產生之過度摩擦，係可使其彼此之滑接接觸面間具有適度之潤滑功能，其具體地，係可使該第一分軸更包含有一第一軸身，突設於該旋轉軸之一端外，一第一滑接層，係設於該第一軸身之一側上，並以該第一滑接層開放之層面形成該第一徑面。

相對地，亦可使該第二分軸更包含有一第二軸身，係突設於該線性軸之一端外，一第二滑接層，係設於該第二軸身之一側上，並以該第二滑接層開放之層面形成該第二徑面。

其中，該第一滑接層與該第二滑接層係得以具自潤效果或低摩擦係數之材料所製成者。

另外，以降低該第一分軸與該第二分軸在軸向上相對位移之摩擦力為優先時，則可使該第一徑面與該第二徑面彼此為相隔開來之非接觸狀態，並使該聯結部更包含有至少一滑接件，係被夾設於該第一徑面與該第二徑面間，而以該滑接件容許所接觸之該第一徑面與該第二徑面為相對之滑動，使直線運動得以在低摩擦狀態下進行，同時，由該第一徑面所傳遞之該旋轉軸之旋轉施力，亦可藉由該滑接件傳遞至該第二徑面，以令 該第二分軸與該第一分軸得以同步轉動者。

其中，為使該滑接件受有穩定之定位，係可使聯結部更包含有二沿該線性軸之軸向延伸之滑槽，係分別凹設於該第一徑面與該第二徑面上，並使該滑接件嵌接滑設於各該滑槽中，且受該第一徑面與該第二徑面所夾。

另外，為避免該第一分軸與該第二分軸彼此間因背離造成該第一徑面與該第二徑面間之相對位置未受適當之維持，係可使該聯結部更包含有磁性件，以於該第一徑面與該第二徑面之間形成吸力，據以避免該第一分軸與該第二分軸之背離。

其中，該磁性件係可被單獨設於該第一分軸或可被單獨設於該第二分軸中，亦可被同時分設於該第一分軸與該第二分軸中。

(1)‧‧‧心軸

(2)(4)‧‧‧旋轉電動機

(3)(6)‧‧‧線性電動機

(5)‧‧‧旋轉軸

(7)‧‧‧輸出軸

(8)‧‧‧連軸構件

(10)‧‧‧旋轉及直線運動之軸間連動構造

(20)‧‧‧身部

(30)‧‧‧旋轉驅動部

(31)‧‧‧旋轉軸

(311)‧‧‧出力端

(40)‧‧‧直線驅動部

(41)‧‧‧線性軸

(411)‧‧‧出力端

(50)‧‧‧聯結部

(51)‧‧‧第一分軸

(52)‧‧‧第一徑面

(53)‧‧‧第一抵接弧面

(54)‧‧‧第二分軸

(55)‧‧‧第二徑面

(56)‧‧‧第二抵接弧面

(57)‧‧‧滑槽

(58)‧‧‧滑接件

(59)‧‧‧拘束環

(60)‧‧‧磁性件

第一圖係一習知技術之剖視圖。

第二圖係另一習知技術之剖視圖。

第三圖係本發明一較佳實施例之分解圖。

第四圖係本發明一較佳實施例之組合圖。

第五圖係本發明一較佳實施例沿第四圖5-5剖線之剖視圖。

第六圖係本發明一較佳實施例沿第五圖6-6剖線之局部剖視圖。

第七圖係本發明一較佳實施例沿第五圖7-7剖線之局部剖視圖。

請參閱第三圖至第七圖所示，在本發明一較佳實施例中所提 供旋轉及直線運動之軸間連動構造(10)，其主要乃係包含了有一身部(20)、一旋轉驅動部(30)、一直線驅動部(40)以及一聯結部(50)。

身部(20)係呈圓柱狀之中空體，用以供其他構成元件之設置者。

旋轉驅動部(30)係屬習知之旋轉電動機技術，具有一桿狀之旋轉軸(31)，而直線驅動部(40)亦係與習知之線性電動機技術內容相仿，具有一桿棒狀之線性軸(41)。於結合上，則係以旋轉軸(31)之出力端與線性軸(41)之一端彼此同軸相向且相隔開來地，使旋轉驅動部(30)與直線驅動部(40)分別固設於身部(20)內。

聯結部(50)係位於身部(20)內，並介於旋轉軸(31)之出力端與線性軸(41)之一端間，俾以容許線性軸(41)得以相對於旋轉軸(31)而於軸向上進行直線往復位移，同時亦可將旋轉軸(31)所輸出之旋轉作用力傳遞至線性軸(41)上，使線性軸(41)得從動於旋轉軸(31)而為轉動者。具體而言，聯結部(50)具有一第一分軸(51)、一第一徑面(52)、一第一抵接弧面(53)、一第二分軸(54)、一第二徑面(55)、一第二抵接弧面(56)、二滑槽(57)、二滑接件(58)以及一拘束環(59)。

第一分軸(51)具有一適當長度，且係與旋轉軸(31)一體成型地自旋轉軸(31)之出力端(311)往外沿軸向延伸而成。第一徑面(52)係呈平面狀，且設於第一分軸(51)平行於旋轉軸(31)軸向延伸線之一側上。第一抵接弧面(53)係位於第一分軸(51)相背於第一徑面(52)之端側上，並使弧面之曲率中心位於旋轉軸(31)之軸向延伸線上。

第二分軸(54)具有一適當長度，且與線性軸(41)一體成型地 自線性軸(41)之一端往外沿軸向延伸而成。

第二徑面(55)係呈平面狀，且設於第二分軸(54)平行於線性軸(41)軸向延伸線之一側上，並與第一徑面(52)相向且彼此相隔開來。

第二抵接弧面(56)係位於第二分軸(54)相背於第二徑面(55)之端側上，並使弧面之曲率中心位於線性軸(41)之軸向延伸線上，而與第一抵接弧面(53)同軸。

二滑槽(57)係沿軸向延伸，且分別凹設於第一徑面(52)與第二徑面(55)上。二滑接件(58)係概呈片狀，且分別以一側片面固著於第一徑面(52)與第二徑面(55)對應於第一分軸(51)與第二分軸(54)之延伸端末上，並以另側片面滑接於相向之第二徑面(55)與第一徑面(52)上。

拘束環(59)係成圓形，且受定位地固設於身部(20)內，並穿套於第一分軸(51)與第二分軸(54)外，而以內側環面與第一抵接弧面(53)及第二抵接弧面(56)相抵滑接。

藉由上述構件之組成，旋轉驅動部(30)與直線驅動部(40)係得以其分別固有之構造進行旋轉或直線之驅動作動，並以聯結部(50)使其彼此間具有可軸向相對位移以及可徑性同步轉動之連動。具體而言，當旋轉驅動部(30)經由旋轉軸(31)之出力端(311)輸出旋轉之施力時，該力係經由第一分軸(51)、第一徑面(52)、各滑接件(58)與第二徑面(55)傳遞至第二分軸(54)上，據以使線性軸(41)得以從動地進行同步之旋轉運動，並藉由該拘束環(59)維持第一分軸(51)與第二分軸(54)彼此間之相對位置，避免其相互背離而影響傳動。

而當直線驅動部(40)使線性軸(41)進行軸向之往復位移時， 線線軸(41)伸出身部外之出力端(411)係可相對於身部(20)為伸縮之動作，而其位於身部(20)內之一端，則係帶動第二分軸(54)相對於第一分軸(51)為軸向之相對移動。此際，係可藉由各滑接件(58)減少相對滑移時之磨耗，以及藉拘束環(59)維持第一分軸(51)與第二分軸(54)之同軸狀態，使其彼此於相對位移後仍可確保在徑向旋轉上之動力傳遞可正常運作。

在上述說明中，為降低滑動摩擦對元件所造成之磨耗，可使用自潤材料或低摩擦係數之適當材料所製成之滑接件(58)與拘束環(59)，以降低第二分軸(54)相對於第一分軸(51)進行軸向位移時之可能磨耗。

另外，為確保第一分軸(51)與第二分軸(54)之同軸狀態，拘束環(59)之長度需完全包覆第一分軸(51)與第二分軸(54)最小交集時的結構型態。另外，可藉由將適當之磁性件(60)埋設於第一分軸(51)或/及第二分軸(54)中，提供第一分軸(51)與第二分軸(54)間之磁吸作用力，以避免第一分軸(51)與第二分軸(54)彼此間之背離。

再者，本發明所提供旋轉及直線運動之軸間連動構造者，除前揭實施例所陳述之具體技術內容外，為獲得第一徑面與第二徑面間之最大接觸面積，以最大地穩定旋轉施力之傳動者，則可使第一徑面與第二徑面彼此間為直接之接觸。此際，為避免最大接觸面積所可能衍生之最大磨耗，則可使第一徑面與第二徑面分別形成於具自潤功能或低摩擦係數材料之表面上。為此，則可使第一分軸更包含有一第一軸身，係突設於旋轉軸之一端外，一由自潤或低摩擦係數材料所製成之第一滑接層，係設於第一軸身之一側上，並以第一滑接層開放之層面形成第一徑面，據以達到降低磨耗之效果，而如擬進一步增加潤滑之功效，亦可使第二分軸更包含有一 第二軸身，係突設於線性軸之一端外，一由自潤或低摩擦係數材料所製成之第二滑接層，係設於第二軸身之一側上，並以第二滑接層開放之層面形成第二徑面，而與第一徑面相向滑接者。

另外，亦可將將第一分軸與旋轉軸為個別成型之獨立元件，再以聯軸器等習知之連接技術予以軸接結合，同樣地，第二分軸與線性軸間亦復如此，是等改變均仍存在有本發明之主要技術特徵，而仍屬本發明所應受保護之例示者。

(10)‧‧‧旋轉及直線運動之軸間連動構造

(20)‧‧‧身部

(30)‧‧‧旋轉驅動部

(31)‧‧‧旋轉軸

(311)‧‧‧出力端

(40)‧‧‧直線驅動部

(41)‧‧‧線性軸

(50)‧‧‧聯結部

(51)‧‧‧第一分軸

(52)‧‧‧第一徑面

(54)‧‧‧第二分軸

(56)‧‧‧第二抵接弧面

(57)‧‧‧滑槽

(58)‧‧‧滑接件

(59)‧‧‧拘束環

(60)‧‧‧磁性件

Claims (10)

1. 一種旋轉及直線運動之軸間連動構造，包含有：一旋轉驅動部，具有一旋轉軸；一直線驅動部，具有一線性軸，係與該旋轉軸同軸對應；以及一聯結部，係介於該旋轉軸與該線性軸之間，且具有一第一分軸、一第一徑面、一第二分軸以及一第二徑面；該第一分軸係自該旋轉軸之一端沿軸向往外延伸；該第一徑面係平行於該旋轉軸之軸向延伸線地設於該第一分軸上；該第二分軸係自該線性軸之一端沿軸向往外延伸；該第二徑面係平行於該線性軸之軸向延伸線地設於該第二分軸上，並相向於該第一徑面。
2. 依據申請專利範圍第1項所述旋轉及直線運動之軸間連動構造，其中該聯結部係更包含有一拘束環，係同軸於該線性軸地穿套於該第一分軸與該第二分軸上，俾維持該第一徑面與該第二徑面間之相對距離。
3. 依據申請專利範圍第2項所述旋轉及直線運動之軸間連動構造，其中：該第一分軸相背於該第一徑面之端側係呈弧狀，抵接於該拘束環之內側環面上，並使弧狀之曲率中心位於該旋轉軸之軸向延伸線上；以及，該第二分軸相背於該第二徑面之端側係呈弧狀，抵接於該拘束環之內側環面上，並使弧狀之曲率中心位於該線性軸之軸向延伸線上。
4. 依據申請專利範圍第1、2或3項所述旋轉及直線運動之軸間連通構造，其中該第一徑面係與該第二徑面相貼接，並可於該線性軸之軸向上彼此相對滑移。
5. 依據申請專利範圍第4項所述旋轉及直線運動之軸間連動構造，其中該第一分軸係更包含有一第一軸身以及一第一滑接層；該第一軸身係突設於該旋轉軸之一端外，且該第一滑接層係設於該第一軸身之一側上，並以該第一滑接層開放之層面形成該第一徑面。
6. 依據申請專利範圍第5項所述旋轉及直線運動之軸間連動構造，其中該第二分軸係更包含有一第二軸身及一第二滑接層；該第二軸身係突設於該線性軸之一端外，且該第二滑接層係設於該第二軸身之一側上，並以該第二滑接層開放之層面形成該第二徑面。
7. 依據申請專利範圍第1、2或3項所述旋轉及直線運動之軸間連動構造，其中第一徑面與該第二徑面係彼此相隔開來。
8. 依據申請專利範圍第7項所述旋轉及直線運動之軸間連動構造，其中該聯結部係更包含有至少一滑接件，係夾設於該第一徑面與該第二徑面間。
9. 依據申請專利範圍第8項所述旋轉及直線運動之軸間連動構造，其中該聯結部係更包含有二沿該線性軸之軸向延伸之滑槽，係分別凹設於該第一徑面與該第二徑面上，並使該滑接件嵌接滑設於各該滑槽中。
10. 依據申請專利範圍第1、2或3項所述旋轉及直線運動之軸間連動構造，其中該聯結部係更包含有一磁性件，係設於該第一分軸及/或該第二分軸中。