TWI624341B - 被動負載可調式之重力補償裝置 - Google Patents

Abstract

一種被動負載可調式之重力補償裝置，係利用可變內壓氣壓缸，並配合適當輪廓之凸輪、連桿、或以上綜合，使可變內壓氣壓缸具有可變彈性係數之線性彈性體之性質；因此，透過可變內壓氣壓缸及適當輪廓之凸輪、連桿、或以上綜合之配置，藉由調整可變內壓氣壓缸壓力，使其成為具有可變彈性係數之線性彈性體，可有效被動地完全或部分補償機構自重與其負載之重力影響，使被動負載可調式之重力補償裝置在無須改變其幾何配置之情況下，可應用於不同之負載條件需求。

Description

被動負載可調式之重力補償裝置

本發明係有關於一種被動負載可調式之重力補償裝置，特別係有關於利用可變內壓氣壓缸，並配合適當輪廓之凸輪、連桿、或以上綜合，使可變內壓氣壓缸具有可變彈性係數之線性彈性體之性質，藉由調整可變內壓氣壓缸壓力，使其成為具有可變彈性係數之線性彈性體，可有效被動地完全或部分補償機構自重與其負載之重力影響，使被動負載可調式之重力補償裝置在無須改變其幾何配置之情況下，可應用於不同之負載條件需求者。

機構（如機械手臂）為克服自重與夾持物之重量，即使在不考慮其它運動之需求（如加速度）下，仍須配置相當大輸出容量之致動器（如馬達），不但增加了機構配置所需之空間，又增加了機構之重量。 機構在實際使用時，為滿足作業所需，往往須變換許多不同之姿態，而姿態變換導致機構系統重力位能之改變。在無被動式重力補償裝置配置情況下，所有機構內重力位能之變化皆須致動器以主動方式（須外加能量）補償，導致較多之能量損耗。 在無被動式重力補償配置之情況下，機構須配置較大輸出容量之致動器，且操作過程亦將耗損較多之能源，不但增加了機構之建構成本，也增加相關之運轉成本。此外，當機構配置了較大輸出容量致動器，也將增加操作人員之作業風險。 當機構配置了被動式重力補償裝置，將可有效減少致動器之輸出容量需求、減少作業所耗損之能量及降低操作人員之作業風險，所以被動式重力補償裝置已為近來機構開發之重點。 機構在設計上須夾持或運載一定範圍內之負載，若僅能承載某一固定之負載，將影響機構其應用性。由於早期被動式重力補償裝置之設計僅能適用於固定負荷，所以無法被廣泛地利用。 為使被動式重力補償裝置具有可調之負載範圍，且可應用到機構上，習用之方法為改變彈性體相對於機構本體間之幾何配置來適應及補償負載之變化。然而，改變彈性體相對於機構本體間之幾何配置，須在機構上設置相對複雜之移動機構（如螺桿齒輪組），除增加設計之難度與建構成本外，另使機構本身之重量大幅增加，反而降低裝配該裝置之機構實用性，尤其當運用到多連桿機構時，相關之機構設計將更顯複雜並且笨重，不符實際需求。 故習所用者無法有效地滿足被動負載可調式之重力補償機構之所需。

本發明之主要目的係在於，克服習知技藝所遭遇之上述問題並提供一種利用可變內壓氣壓缸，並配合適當輪廓之凸輪、連桿、或以上綜合，使可變內壓氣壓缸具有可變彈性係數之線性彈性體之性質；因此，透過可變內壓氣壓缸及適當輪廓之凸輪、連桿、或以上綜合之配置，藉由調整可變內壓氣壓缸壓力，使其成為具有可變彈性係數之線性彈性體，可有效被動地完全或部分補償機構自重與其負載之重力影響，使被動負載可調式之重力補償裝置在無須改變其幾何配置之情況下，可應用於不同之負載條件需求。 為達以上之目的，本發明係一種被動負載可調式之重力補償裝置，係包括：一基座，該基座之方向係與重力方向平行；至少一連桿；至少一調整銷，該調整銷至少由一端板、一彈簧銷與一拉力索銷所構成，該拉力索銷連接至該彈簧銷，而該彈簧銷連接至該端板；至少一彈性體，可依所需設定彈性係數，使該彈性體完全或部分補償該連桿與一延伸座所引起之重力影響；至少一連桿銷，該基座與該連桿間係藉由該連桿銷連結，使該基座與該連桿間可相互轉動；至少一位移調整機構，該位移調整機構至少由一拉力索與一凸輪所構成，該拉力索一端連接至該凸輪，而該凸輪與該連桿間相互固定，並與該連桿一起轉動；至少一基座銷，該彈性體一端藉由該基座銷連結至該基座，而該彈性體另一端藉由該彈簧銷連結至該連桿；至少一可變內壓氣壓缸，該可變內壓氣壓缸至少由一氣壓缸體、一設於該氣壓缸體內部之活塞拉桿 、與一設於該氣壓缸體外部之氣壓閥所構成，該可變內壓氣壓缸一端藉由該基座銷連結至該基座，而該可變內壓氣壓缸另一端藉由該拉力索銷連結至該拉力索另一端，藉由與該拉力索銷之配合，使該可變內壓氣壓缸與該連桿間可以相互連動，並與該彈性體間保持平行；以及該延伸座，係可安裝夾具或供延伸為多連桿機構之用，當該延伸座所安裝之夾具夾持一負載時，將該可變內壓氣壓缸之內壓調整至適當之壓力，並藉由該位移調整機構與該拉力索銷之配合，使該可變內壓氣壓缸具有線性彈性係數之彈性體之性質，完全或部分補償該被夾持負載之重力影響。 於本發明上述實施例中，如需完全補償該連桿與一延伸座所引起之重力影響，該彈性體之彈性係數可由下列公式設定： k=mgc/dl， 其中m為該連桿與負載之等效重量；c為該連桿與該負載之等效重心距轉軸之距離；k為該彈性體之彈性係數；d為該彈性體一端距該轉軸之垂直距離；l為該彈性體另一端沿該連桿方向至該轉軸之距離；g為重力加速度。 於本發明上述實施例中，該可變內壓氣壓缸與該連桿係直接連接。 於本發明上述實施例中，該可變內壓氣壓缸與該連桿係利用繩索及滑輪間接連接。 於本發明上述實施例中，該可變內壓氣壓缸之氣壓缸體係至少由一基座拉環與一缸體本體所構成。 於本發明上述實施例中，該可變內壓氣壓缸之活塞拉桿係至少由一活塞、一拉桿與一索拉環所構成，該拉桿一端連接至該活塞，而該拉桿另一端係自該氣壓缸體內部延伸而出並連接至該索拉環，且該拉力索另一端係藉由該拉力索銷與該可變內壓氣壓缸之索拉環連接。 於本發明上述實施例中，更包括至少一輔助連桿組，該輔助連桿組至少由一水平輔助連桿、一水平輔助連桿銷、一垂直輔助連桿與一垂直輔助連桿銷所構成，該水平輔助連桿一端藉由該水平輔助連桿銷與該基座連接，而該水平輔助連桿另一端藉由該垂直輔助連桿銷與該垂直輔助連桿一端連接，該垂直輔助連桿另一端則利用另一連桿銷與該連桿連接，且該垂直輔助連桿上藉由另一基座銷分別與另一彈性體一端及另一可變內壓氣壓缸一端連接，而該另一彈性體另一端藉由另一調整銷與另一連桿連接。 於本發明上述實施例中，該基座、該連桿、該水平輔助連桿與該垂直輔助連桿間係形成一平行四邊形之連桿結構。

請參閱『第１圖～第５圖』所示，係分別為本發明應用於單連桿機構之較佳實施例之立體示意圖、本發明應用於二連桿機構之較佳實施例之立體示意圖、本發明調整銷之立體示意圖、本發明具有可變彈性係數之線性彈性體性質之可變內壓氣壓缸之立體局部剖面示意圖、及以彈性體達成被動式重力補償功能之示意圖。如圖所示：本發明係一種被動負載可調式之重力補償裝置，第１圖為本發明應用於單連桿機構１，其構成係至少包含一基座１１、一連桿１２、一調整銷１３、一彈簧１４、一連桿銷１５、一位移調整機構１６、一基座銷１７、一可變內壓氣壓缸１８與一延伸座１９。 上述所提之調整銷１３至少由一端板１３１、一彈簧銷１３２與一拉力索銷１３３所構成，該拉力索銷１３３連接至該彈簧銷１３２，而該彈簧銷１３２連接至該端板１３１，如第３圖所示。 該位移調整機構１６至少由一拉力索１６１與一凸輪１６２所構成。 該可變內壓氣壓缸１８至少由一氣壓缸體１８１、一設於該氣壓缸體１８１內部之活塞拉桿１８２、與一設於該氣壓缸體１８１外部之氣壓閥１８３所構成。其中該氣壓缸體１８１至少由一基座拉環１８１１與一缸體本體１８１２所構成，而該活塞拉桿１８２至少由一活塞１８２１、一拉桿１８２２與一索拉環１８２３所構成，該拉桿１８２２一端連接至該活塞１８２１，而該拉桿１８２２另一端係自該氣壓缸體１８１內部延伸而出並連接至該索拉環１８２３，如第４圖所示。其中，該可變內壓氣壓缸１８與該連桿１２係可直接連接，或利用繩索及滑輪間接連接、作動。 該基座１１之方向與重力方向平行，且與該連桿１２間藉由該連桿銷１５連結，使該基座１１與該連桿１２間可相互的轉動。該彈簧１４一端藉由該基座銷１７連結至該基座１１，而該彈簧１４另一端藉由該彈簧銷１３２連結至該連桿１２。該可變內壓氣壓缸１８一端藉由該基座銷１７連結至該基座１１，而該可變內壓氣壓缸１８另一端之索拉環１８２３藉由該拉力索銷１３３連結至該拉力索１６１另一端。該拉力索１６１一端連接至該凸輪１６２，而該凸輪１６２與該連桿１２間相互固定，並與該連桿１２一起轉動。藉由與該拉力索銷１３３之配合，使該可變內壓氣壓缸１８與該連桿１２間可以相互連動，並與該彈簧１４間保持平行。如是，藉由上述揭露之結構構成一全新之被動負載可調式之重力補償裝置。 該彈簧１４可依所需設定彈性係數，使該彈簧１４完全或部分補償該連桿１２與該延伸座１９所引起之重力影響。如該彈簧１４需完全補償該連桿１２與該延伸座１９所引起之重力影響，以本實施例單連桿機構１為例，如第５圖所示。彈簧１４的彈性係數可由下列公式設定： k=mgc/dl， 其中m為該連桿１２與負載４之等效重量；c為該連桿１２與該負載４之等效重心距轉軸之距離；k為該彈簧１４（彈性體）之彈性係數；d為該彈簧１４一端距該轉軸之垂直距離；l為該彈簧１４另一端沿該連桿１２方向至該轉軸之距離；g為重力加速度。 當k=mgc/dl且不考慮摩擦力或其它阻力影響時，不論該連桿處於何種姿態，該連桿系統之總能量（彈性位能＋重力位能）皆保持不變，亦即，該連桿系統不論在何種姿態皆可保持平衡。所以，致動器在改變該連桿姿態時，不需考量重力之影響。 當負載發生變化時，若須維持重力補償之功能則須對d、l或k或以上綜合作適當的改變。 當本發明於運用時，上述延伸座１９可以安裝夾具或供延伸為多連桿機構之用。透過k=mgc/dl公式設定彈簧１４之彈性係數，使該彈簧１４可完全或部分補償連桿１２與該延伸座１９所引起之重力影響。當該延伸座１９所安裝之夾具夾持等效重量為Mg之物件時，將可變內壓氣壓缸１８之內壓調整至適當之壓力，並藉由位移調整機構１６與拉力索銷１３３之配合，可使該可變內壓氣壓缸１８之性質如彈性係數為k=Mgc/dl之彈性體或彈簧一般，完全補償該被夾持物件之重力影響。藉由調整該可變內壓氣壓缸１８之內壓，使該被動負載可調式之重力補償裝置在無須改變其幾何配置之情況下，可完全或部分補償不同負載下之重力影響。 第２圖為本發明應用於二連桿機構２，其構成係至少包含一基座２１ 、一連桿組２２、一輔助連桿組２３、一座銷組２４、一彈簧組２５、一位移調整機構組２６、一可變內壓氣壓缸組２７、一調整銷組２８及一夾爪３。 上述所提之連桿組２２至少由一上臂連桿２２１、一下臂連桿２２２ 、一上臂連桿銷２２３與一下臂連桿銷２２４所構成。 該輔助連桿組２３至少由一水平輔助連桿２３１、一水平輔助連桿銷２３２、一垂直輔助連桿２３３與一垂直輔助連桿銷２３４所構成。 該座銷組２４至少由一上臂基座銷２４１與一下臂基座銷２４２所構成。 該彈簧組２５至少由一上臂彈簧２５１與一下臂彈簧２５２所構成。 該位移調整機構組２６至少由一上臂拉力索２６１、一下臂拉力索２６２、一上臂凸輪２６３與一下臂凸輪２６４所構成。 該可變內壓氣壓缸組２７至少由一上臂可變內壓氣壓缸２７１與一下臂可變內壓氣壓缸２７２所構成。其中該上臂可變內壓氣壓缸２７１至少由一上臂氣壓缸體２７１１、一設於該上臂氣壓缸體２７１１內部之上臂活塞拉桿２７１２、與一設於該上臂氣壓缸體２７１１外部之上臂氣壓閥２７１３所構成；於其中，該上臂氣壓缸體２７１１至少由一上臂基座拉環２７１１１與一上臂缸體本體２７１１２所構成，而該上臂活塞拉桿２７１２至少由一上臂活塞２７１２１、一上臂拉桿２７１２２與一上臂索拉環２７１２３所構成，該上臂拉桿２７１２２一端連接至該上臂活塞２７１２１，而該上臂拉桿２７１２２另一端係自該上臂氣壓缸體２７１１內部延伸而出並連接至該上臂索拉環２７１２３。其中該下臂可變內壓氣壓缸２７２至少由一下臂氣壓缸體２７２１、一設於該下臂氣壓缸體２７２１內部之下臂活塞拉桿２７２２、與一設於該下臂氣壓缸體２７２１外部之下臂氣壓閥２７２３所構成；於其中，該下臂氣壓缸體２７２１至少由一下臂基座拉環２７２１１與一下臂缸體本體２７２１２所構成，而該下臂活塞拉桿２７２２至少由一下臂活塞２７２２１、一下臂拉桿２７２２２與一下臂索拉環２７２２３所構成，該下臂拉桿２７２２２一端連接至該下臂活塞２７２２１，而該下臂拉桿２７２２２另一端係自該下臂氣壓缸體２７２１內部延伸而出並連接至該下臂索拉環２７２２３，如第４圖所示。其中，該可變內壓氣壓缸２７與該連桿組２２係可直接連接，或利用繩索及滑輪間接連接、作動。 該調整銷組２８至少由一上臂調整銷２８１與一下臂調整銷２８２所構成。其中該上臂調整銷２８１至少由一上臂端板２８１１、一上臂彈簧銷２８１２與一上臂拉力索銷２８１３所構成，該上臂拉力索銷２８１３連接至該上臂彈簧銷２８１２，而該上臂彈簧銷２８１２連接至該上臂端板２８１１。其中該下臂調整銷２８２至少由一下臂端板２８２１、一下臂彈簧銷２８２２與一下臂拉力索銷２８２３所構成，該下臂拉力索銷２８２３連接至該下臂彈簧銷２８２２，而該下臂彈簧銷２８２２連接至該下臂端板２８２１，如第３圖所示。 該基座２１之方向與重力方向平行，且與該上臂連桿２２１一端藉由該上臂連桿銷２２３連結，使該基座２１與該上臂連桿２２１間可相互的轉動；該上臂連桿２２１另一端藉由該下臂連桿銷２２４連結至該下臂連桿２２２一端，使該上臂連桿２２１與該下臂連桿２２２間可相互的轉動；該下臂連桿２２２另一端則安裝有夾爪３或與其它連桿連接。 該輔助連桿組２３之水平輔助連桿２３１一端，藉由該水平輔助連桿銷２３２與該基座２１連接；該水平輔助連桿２３１另一端，藉由該垂直輔助連桿銷２３４與該垂直輔助連桿２３３一端連接；該垂直輔助連桿２３３另一端則利用該下臂連桿銷２２４與該上臂連桿２２１連接。藉由此配置，使該基座２１、該上臂連桿２２１、該水平輔助連桿２３１與該垂直輔助連桿２３３間形成一平行四邊形之連桿結構。 該彈簧組２５之上臂彈簧２５１一端藉由該上臂基座銷２４１與該基座２１連接，而該上臂彈簧２５１另一端則藉由該上臂彈簧銷２８１２與該上臂連桿２２１連接。該下臂彈簧２５２一端藉由該下臂基座銷２４２與該垂直輔助連桿２３３連接，而該下臂彈簧２５２另一端則藉由該下臂彈簧銷２８２２與該下臂連桿２２２連接。 該上臂凸輪２６３與該上臂連桿２２１間相互固定，並與該上臂連桿２２１一起轉動。該上臂拉力索２６１一端與該上臂凸輪２６３連接，該上臂拉力索２６１另一端則透過上臂拉力索銷２８１３與該上臂可變內壓氣壓缸２７１之上臂索拉環２７１２３連接，而該上臂可變內壓氣壓缸２７１另一端則藉由該上臂基座銷２４１與該基座２１連接。該下臂凸輪２６４與該下臂連桿２２２間相互固定，並與該下臂連桿２２２一起轉動。該下臂拉力索２６２一端與該下臂凸輪２６４連接，該下臂拉力索２６２另一端則透過該下臂拉力索銷２８２３與該下臂可變內壓氣壓缸２７２之下臂索拉環２７２２３連接，而該下臂可變內壓氣壓缸２７２另一端則藉由該下臂基座銷２４２與該垂直輔助連桿２３３連接。 當本發明於運用時，上述夾爪３可用以夾持物件或供延伸為三連桿以上機構之用。輔助連桿組２３與基座２１及上臂連桿２２１形成平行四邊形連桿機構，使垂直輔助連桿２３３與該基座２１及重力方向保持平行。透過k=mgc/dl公式設定上臂彈簧２５１與下臂彈簧２５２之彈性係數，使該上臂彈簧２５１可完全或部分補償該上臂連桿２２１ 、該輔助連桿組２３與由下臂連桿２２２所傳遞之重力影響；另透過k=mgc/dl公式設定該下臂彈簧２５２之彈性係數，使該下臂彈簧２５２可完全或部分補償該下臂連桿２２２與該夾爪３之重力影響。當該夾爪３夾持等效重量為Mg之物件時，將下臂可變內壓氣壓缸２７２之內壓調整至適當之壓力，並藉由下臂凸輪２６４、下臂拉力索２６２與下臂拉力索銷２８２３之配合，可使該下臂可變內壓氣壓缸２７２之性質如彈性係數為k=Mgc/dl之彈性體或彈簧一般，完全補償該被夾持物件之重力影響。此外，另將上臂可變內壓氣壓缸２７１之內壓調整至適當之壓力，並藉由上臂凸輪２６３、上臂拉力索２６１與上臂拉力索銷２８１３之配合，可使該上臂可變內壓氣壓缸２７１之性質如具有可變彈性係數之線性彈性體或彈簧一般，完全補償該被夾持物件藉由該下臂連桿２２２傳遞至該上臂連桿２２１之重力影響。藉由調整該上臂可變內壓氣壓缸２７１與該下臂可變內壓氣壓缸２７２之內壓，使該被動負載可調式之重力補償裝置在無須改變其幾何配置之情況下，可完全或部分補償不同負載下之重力影響。 由上述可知，本發明可應用於單連桿、二連桿之機構與三連桿以上之機構。雖示意圖僅示單連桿與二連桿機構，但藉由單連桿與二連桿之實施例，可說明如何應用本發明至三連桿以上機構之邏輯與方法。故本發明不僅可應用至單連桿與二連桿機構，亦可應用至三連桿以上機構。 藉此，本發明所提被動負載可調式之重力補償裝置，係利用彈性體，在不考慮摩擦及其它可能產生損耗之情況下，可使機構系統內之總能量維持不變，減少致動器為補償機構在不同姿態下之重力位能變化所需之輸出。其包括下列優點： 1.本發明利用可變彈性係數之彈性體（由可變內壓之氣壓缸及凸輪、連桿、或以上綜合所構成），使機構在一定之負載範圍內，不論其姿態如何變化，系統內之總能量仍可維持不變。 2.本發明為增進可補償之負載範圍，使用固定彈性係數之彈性體（彈簧），補償機構本身之重力影響；另利用可變彈性係數之彈性體（可變內壓氣壓缸及凸輪、連桿、或以上綜合所構成），補償機構之負載，以有效地增進被動負載可調式之重力補償裝置之負載範圍。 綜上所述，本發明係一種被動負載可調式之重力補償裝置，可有效改善習用之種種缺點，利用可變內壓氣壓缸，並配合適當輪廓之凸輪、連桿、或以上綜合，使可變內壓氣壓缸具有可變彈性係數之線性彈性體之性質；因此，透過可變內壓氣壓缸及適當輪廓之凸輪、連桿、或以上綜合之配置，藉由調整可變內壓氣壓缸壓力，使其成為具有可變彈性係數之線性彈性體，可有效被動地完全或部分補償機構自重與其負載之重力影響，使被動負載可調式之重力補償裝置在無須改變其幾何配置之情況下，可應用於不同之負載條件需求，進而使本發明之□生能更進步、更實用、更符合使用者之所須，確已符合發明專利申請之要件，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例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故，凡依本發明申請專利範圍及發明說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

１‧‧‧單連桿機構

１１‧‧‧基座

１２‧‧‧連桿

１３‧‧‧調整銷

１３１‧‧‧端板

１３２‧‧‧彈簧銷

１３３‧‧‧拉力索銷

１４‧‧‧彈簧

１５‧‧‧連桿銷

１６‧‧‧位移調整機構

１６１‧‧‧拉力索

１６２‧‧‧凸輪

１７‧‧‧基座銷

１８‧‧‧可變內壓氣壓缸

１８１‧‧‧氣壓缸體

１８１１‧‧‧基座拉環

１８１２‧‧‧缸體本體

１８２‧‧‧活塞拉桿

１８２１‧‧‧活塞

１８２２‧‧‧拉桿

１８２３‧‧‧索拉環

１８３‧‧‧氣壓閥

１９‧‧‧延伸座

２‧‧‧二連桿機構

２１‧‧‧基座

２２‧‧‧連桿組

２２１‧‧‧上臂連桿

２２２‧‧‧下臂連桿

２２３‧‧‧上臂連桿銷

２２４‧‧‧下臂連桿銷

２３‧‧‧輔助連桿組

２３１‧‧‧水平輔助連桿

２３２‧‧‧水平輔助連桿銷

２３３‧‧‧垂直輔助連桿

２３４‧‧‧垂直輔助連桿銷

２４‧‧‧座銷組

２４１‧‧‧上臂基座銷

２４２‧‧‧下臂基座銷

２５‧‧‧彈簧組

２５１‧‧‧上臂彈簧

２５２‧‧‧下臂彈簧

２６‧‧‧位移調整機構組

２６１‧‧‧上臂拉力索

２６２‧‧‧下臂拉力索

２６３‧‧‧上臂凸輪

２６４‧‧‧下臂凸輪

２７‧‧‧可變內壓氣壓缸組

２７１‧‧‧上臂可變內壓氣壓缸

２７１１‧‧‧上臂氣壓缸體

２７１１１‧‧‧上臂基座拉環

２７１１２‧‧‧上臂缸體本體

２７１２‧‧‧上臂活塞拉桿

２７１２１‧‧‧上臂活塞

２７１２２‧‧‧上臂拉桿

２７１２３‧‧‧上臂索拉環

２７１３‧‧‧上臂氣壓閥

２７２‧‧‧下臂可變內壓氣壓缸

２７２１‧‧‧下臂氣壓缸體

２７２１１‧‧‧下臂基座拉環

２７２１２‧‧‧下臂缸體本體

２７２２‧‧‧下臂活塞拉桿

２７２２１‧‧‧下臂活塞

２７２２２‧‧‧下臂拉桿

２７２２３‧‧‧下臂索拉環

２７２３‧‧‧下臂氣壓閥

２８‧‧‧調整銷組

２８１‧‧‧上臂調整銷

２８１１‧‧‧上臂端板

２８１２‧‧‧上臂彈簧銷

２８１３‧‧‧上臂拉力索銷

２８２‧‧‧下臂調整銷

２８２１‧‧‧下臂端板

２８２２‧‧‧下臂彈簧銷

２８２３‧‧‧下臂拉力索銷

３‧‧‧夾爪

４‧‧‧負載

第１圖，係本發明應用於單連桿機構之較佳實施例之立體示意圖。 第２圖，係本發明應用於二連桿機構之較佳實施例之立體示意圖。 第３圖，係本發明調整銷之立體示意圖。 第４圖，係本發明具有可變彈性係數之線性彈性體性質之可變內壓 氣壓缸之立體局部剖面示意圖。 第５圖，係以彈性體達成被動式重力補償功能之示意圖。

Claims (7)

1. 一種被動負載可調式之重力補償裝置，係包括： 一基座，該基座之方向係與重力方向平行； 至少一連桿； 至少一調整銷，該調整銷至少由一端板、一彈簧銷與一拉力索銷所構成，該拉力索銷連接至該彈簧銷，而該彈簧銷連接至該端板； 至少一彈性體，可依所需設定彈性係數，使該彈性體完全或部分補償該連桿與一延伸座所引起之重力影響； 至少一連桿銷，該基座與該連桿間係藉由該連桿銷連結，使該基座與該連桿間可相互轉動； 至少一位移調整機構，該位移調整機構至少由一拉力索與一凸輪所構成，該拉力索一端連接至該凸輪，而該凸輪與該連桿間相互固定，並與該連桿一起轉動； 至少一基座銷，該彈性體一端藉由該基座銷連結至該基座，而該彈性體另一端藉由該彈簧銷連結至該連桿； 至少一可變內壓氣壓缸，該可變內壓氣壓缸至少由一氣壓缸體、一設於該氣壓缸體內部之活塞拉桿、與一設於該氣壓缸體外部之氣壓閥所構成，該可變內壓氣壓缸一端藉由該基座銷連結至該基座，而該可變內壓氣壓缸另一端藉由該拉力索銷連結至該拉力索另一端，藉由與該拉力索銷之配合，使該可變內壓氣壓缸與該連桿間可以相互連動，並與該彈性體間保持平行；以及 該延伸座，係可安裝夾具或供延伸為多連桿機構之用，當該延伸座所安裝之夾具夾持一負載時，將該可變內壓氣壓缸之內壓調整至適當之壓力，並藉由該位移調整機構與該拉力索銷之配合，使該可變內壓氣壓缸具有可變彈性係數之線性彈性體之性質，可完全或部分補償該被夾持負載之重力影響。
2. 依申請專利範圍第１項所述之被動負載可調式之重力補償裝置， 其中，該可變內壓氣壓缸與該連桿係直接連接。
3. 依申請專利範圍第１項所述之被動負載可調式之重力補償裝置， 其中，該可變內壓氣壓缸與該連桿係利用繩索及滑輪間接連接。
4. 依申請專利範圍第１項所述之被動負載可調式之重力補償裝置， 其中，該可變內壓氣壓缸之氣壓缸體係至少由一基座拉環與一缸體本體所構成。
5. 依申請專利範圍第１項所述之被動負載可調式之重力補償裝置， 其中，該可變內壓氣壓缸之活塞拉桿係至少由一活塞、一拉桿與一索拉環所構成，該拉桿一端連接至該活塞，而該拉桿另一端係自該氣壓缸體內部延伸而出並連接至該索拉環，且該拉力索另一端係藉由該拉力索銷與該可變內壓氣壓缸之索拉環連接。
6. 依申請專利範圍第１項所述之被動負載可調式之重力補償裝置， 更包括至少一輔助連桿組，該輔助連桿組至少由一水平輔助連桿、一水平輔助連桿銷、一垂直輔助連桿與一垂直輔助連桿銷所構成，該水平輔助連桿一端藉由該水平輔助連桿銷與該基座連接，而該水平輔助連桿另一端藉由該垂直輔助連桿銷與該垂直輔助連桿一端連接，該垂直輔助連桿另一端則利用另一連桿銷與該連桿連接，且該垂直輔助連桿上藉由另一基座銷分別與另一彈性體一端及另一可變內壓氣壓缸一端連接，而該另一彈性體另一端藉由另一調整銷與另一連桿連接。
7. 依申請專利範圍第6項所述之被動負載可調式之重力補償裝置，其 中，該基座、該連桿、該水平輔助連桿與該垂直輔助連桿間係形成一平行四邊形之連桿結構。