TWI662210B - 位移放大裝置及位移放大器 - Google Patents
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Abstract
本發明公開一種位移放大裝置及位移放大器，所述位移放大器包含內框架、位移輸入部、多個放大機構、及位移輸出部。內框架包含有基部及相連於基部的多個支撐部，位移輸入部與基部相對設置。每個放大機構包含有旋轉支點、受力點、及施力點，多個放大機構的旋轉支點分別連接於多個支撐部，而受力點連接於位移輸入部。位移輸出部連接於多個放大機構的施力點。當位移輸入部接收外力而沿直線方向移動第一距離時，位移輸入部迫使多個放大機構旋轉，以使多個施力點轉動、進而共同驅使位移輸出部沿直線方向移動大於第一距離的第二距離。
Description
本發明涉及一種位移放大裝置及位移放大器，尤其涉及沿著直線方向放大位移量的一種位移放大裝置及位移放大器。
現有位移放大器常是採用單支點樞轉的方式，以使位移輸出點相對於上述支點的力臂長於位移輸入點相對於上述支點的力臂，以達到位移放大的效果。然而，現有位移放大器的位移輸出點的移動路徑為圓弧線，使得現有位移放大器不適合應用在部分裝置。
於是，本發明人認為上述缺陷可改善，乃特潛心研究並配合科學原理的運用，終於提出一種設計合理且有效改善上述缺陷的本發明。
本發明實施例在於提供一種位移放大裝置及位移放大器，其能有效地改善現有位移放大器所可能產生的缺陷。
本發明實施例公開一種位移放大裝置，包括：一位移放大器，包含：一內框架，包含有一基部及相連於所述基部的多個支撐部，並且所述基部與多個所述支撐部共同於內側定義有一容置空間；一位移輸入部，大致位於所述容置空間內、並與所述基部相對設置；多個放大機構，各包含有一旋轉支點、一受力點、及一施力點，多個所述放大機構的所述旋轉支點分別連接於多個所述支撐部，並且多個所述放大機構的所述受力點連接於所述位移輸入
部；及一位移輸出部，連接於多個所述放大機構的所述施力點；以及一致動器，包含有位於相反兩端的一固定端與一驅動端，所述固定端連接於所述基部，所述驅動端連接於所述位移輸入部；其中，當所述致動器施力於所述位移輸入部時，所述位移輸入部沿一直線方向移動一第一距離、並迫使多個所述放大機構旋轉，以使多個所述放大機構的所述施力點轉動、進而共同驅使所述位移輸出部沿所述直線方向移動大於所述第一距離的一第二距離。
本發明實施例也公開一種位移放大器，包括：一內框架，包含有一基部及相連於所述基部的多個支撐部，並且所述基部與多個所述支撐部共同於內側定義有一容置空間；一位移輸入部，大致位於所述容置空間內、並與所述基部相對設置；多個放大機構，各包含有一旋轉支點、一受力點、及一施力點，多個所述放大機構的所述旋轉支點分別連接於多個所述支撐部，並且多個所述放大機構的所述受力點連接於所述位移輸入部；以及一位移輸出部，連接於多個所述放大機構的所述施力點；其中，當所述位移輸入部接收一外力而沿一直線方向移動一第一距離時，所述位移輸入部迫使多個所述放大機構旋轉，以使多個所述放大機構的所述施力點轉動、進而共同驅使所述位移輸出部沿所述直線方向移動大於所述第一距離的一第二距離。
綜上所述，本發明實施例所公開的位移放大裝置及位移放大器，其能將位移輸入部所產生的直線位移，通過多個放大機構來共同驅使位移輸出部，以確保所述位移輸出部的位移能夠呈直線狀且具有放大效果。
為能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，但是此等說明與附圖僅用來說明本發明，而非對本發明的保護範圍作任何的限制。
100‧‧‧位移放大裝置
1‧‧‧位移放大器
11‧‧‧內框架
111‧‧‧基部
112‧‧‧支撐部
1121‧‧‧外彈性臂
12‧‧‧位移輸入部
121‧‧‧驅動塊
122‧‧‧內彈性臂
13‧‧‧彈性部
14‧‧‧放大機構
141、141’‧‧‧旋轉支點
142、142’‧‧‧施力點
143、143’‧‧‧受力點
15‧‧‧位移輸出部
151‧‧‧觸發塊
152‧‧‧緩衝臂
2‧‧‧致動器
21‧‧‧固定端
22‧‧‧驅動端
3‧‧‧外框架
31‧‧‧穿孔
200‧‧‧待觸發件
S‧‧‧容置空間
N‧‧‧缺口
L‧‧‧直線方向
F‧‧‧外力
圖1為本發明位移放大裝置實施例一的立體示意圖。
圖2為圖1沿剖線Ⅱ-Ⅱ的剖視示意圖。
圖3為圖1的分解示意圖。
圖4為圖1中的位移放大器平面示意圖。
圖5為圖4的位移放大器的作動示意圖。
圖6為圖4和圖5的局部作動示意圖。
圖7為本發明位移放大器實施例一的變化示意圖(一)。
圖8為本發明位移放大器實施例一的變化示意圖(二)。
圖9為本發明位移放大器實施例一的變化示意圖(三)。
圖10為本發明位移放大器實施例一的變化示意圖(四)。
圖11為本發明位移放大器實施例二的立體示意圖。
圖12為圖11的分解示意圖。
圖13為本發明位移放大器實施例三的立體示意圖。
請參閱圖1至圖13，其為本發明的實施例，需先說明的是，本實施例對應附圖所提及的相關數量與外型，僅用來具體地說明本發明的實施方式，以便於了解本發明的內容，而非用來侷限本發明的保護範圍。
如圖1至圖10所示，其為本發明的實施例一。本實施例公開一種位移放大裝置100，其適於應用在需利用位移達到開閉出入口的設備，例如：點膠設備中的噴射閥(Jetting Valve)，但本發明的位移放大裝置100應用不以此為限。其中，所述位移放大裝置100包含有一位移放大器1、安裝於上述位移放大器1的一致動器2、及裝設於所述位移放大器1與致動器2外側的一外框架3。
需說明的是，本實施例的位移放大器1是以搭配致動器2及
外框架3來說明，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述位移放大器1也可以是單獨地運用(如：販賣)或是搭配其他構件使用(如：搭配致動器2以外的驅動構件)。以下將分別介紹所述位移放大裝置100的各個元件構造及其連接關係。
如圖1至圖3所示，所述位移放大器1於本實施例中是以一金屬位移放大器來說明，並且其為一體成形的單件式構件。其中，本實施例的位移放大器1是以加工一金屬板而直接製成，並且所述位移放大器1較佳是未包含有任何組裝點，但本發明位移放大器1的材質與構造不受限於此。此外，在本發明未繪示的其他實施例中，所述位移放大器1也可以是通過3D列印等方式所製成。
再者，所述位移放大器1較佳是相對於一直線方向L(或中心軸線)大致呈旋轉對稱設置。而於本實施例中，所述位移放大器1是相對於直線方向L呈180度旋轉對稱，也就是說，上述位移放大器1相對於直線方向L大致呈鏡像對稱設置，但本發明的位移放大器1具體構造不受限於此。
所述位移放大器1於本實施例中包含有一內框架11、一位移輸入部12、多個彈性部13、多個放大機構14、及一位移輸出部15。其中，上述多個彈性部13連接所述內框架11與位移輸入部12，而每個放大機構14則是連接所述內框架11、位移輸入部12、及位移輸出部15。需說明的是，本實施例中描述元件數量所使用的”多個”一詞是以兩個來說明，但本發明所使用的”多個”一詞並不以兩個為限。
如圖4所示，所述內框架11包含有一基部111及相連於上述基部111的多個支撐部112，並且上述基部111與多個支撐部112共同於內側定義有一容置空間S。於本實施例中，上述基部111
與每個支撐部112各呈長條狀，並且所述兩個支撐部112是分別垂直地連接於上述基部111的兩個末端(如：圖4中的基部111左端與右端)，以共同形成一U字形構造。
所述位移輸入部12大致位於上述內框架11的容置空間S內，並且位移輸入部12是與基部111相對(或相向)設置。而多個彈性部13彼此間隔地設置於上述容置空間S內，並且每個彈性部13的一端(如：圖4中的彈性部13頂端)連接於基部111，每個彈性部13的另一端(如：圖4中的彈性部13底端)連接於所述位移輸入部12。
於本實施例中，所述位移輸入部12呈長條狀、且橫置於上述U字形構造的開口處，而上述位移輸入部12的兩個末端是分別與基部111兩個末端間隔且相鄰設置。再者，每個彈性部13呈長條狀、且其長度方向大致垂直於基部111與位移輸入部12。上述兩個彈性部13分別連接於位移輸入部12的兩個末端(面向基部111的位移輸入部12末端表面)、並且兩個彈性部13分別與兩個支撐部112間隔且相鄰設置。
換個角度來說，所述位移輸入部12與兩個彈性部13也共同形成一U字形構造，且其以反向設置於所述內框架11的U字形構造內，以使內框架11的兩個支撐部112與上述位移輸入部12與兩個彈性部13所構成的U字形構造之間形成有兩個長形溝槽。其中，每個彈性部13的厚度較佳是小於基部111(或支撐部112)的厚度，但本發明不受限於此。
如圖4所示，每個放大機構14包含有一旋轉支點141、一施力點142、及大致位於上述旋轉支點141與施力點142之間的一受力點143。其中，上述施力點142相對於旋轉支點141的一力臂長度除以所述受力點143相對於旋轉支點141的一力臂長度，其比值較佳是介於3~5，但上述比值也可以依據設計者的需求而加以
調整或變化，並不以本實施例為限。
再者，上述多個放大機構14位於內框架11的容置空間S之外，並且所述放大機構14設有施力點142的部位彼此間隔且相鄰設置。多個所述放大機構14的旋轉支點141分別連接於內框架11的多個支撐部112，並且多個放大機構14的受力點143連接於所述位移輸入部12，而多個放大機構14的施力點142則連接於所述位移輸出部15。
於本實施例中，每個放大機構14的旋轉支點141與受力點143大致位於相同平面，但所述施力點142與基部111的距離小於上述旋轉支點141(或受力點143)與基部111的距離。再者，所述多個放大機構14可以在彼此相鄰的部位(也就是，設有施力點142的放大機構14部位)共同包圍定義有一缺口N。再者，所述位移輸出部15設置於上述缺口N內、且位於所述直線方向L上，並且所述位移輸出部15的底緣較佳是與上述多個放大機構14的底緣呈共平面設置。
更進一步地說，每個支撐部112包含有相連於相對應旋轉支點141的一外彈性臂1121。所述位移輸入部12包含有連接於所述多個彈性部13的一驅動塊121以及相連於上述驅動塊121的多個內彈性臂122，並且多個內彈性臂122分別連接於上述多個放大機構14的受力點143。所述位移輸出部15包含有一觸發塊151及相連於所述觸發塊151的多個緩衝臂152，並且多個緩衝臂152分別連接於上述多個放大機構14的施力點142。其中，所述外彈性臂1121、內彈性臂122、及緩衝臂152的厚度皆為薄形，藉以適於彈性地變形。此外，在本發明未繪示的其他實施例中，所述支撐部112及其外彈性臂1121也可以皆為薄形的構造。
需說明的是，本實施例的位移放大器1雖是以同時設有外彈性臂1121、內彈性臂122、及緩衝臂152來說明，但於本發明未繪示的其他實施例中，所述位移放大器1也可以選擇性地設置上
述外彈性臂1121、內彈性臂122、或緩衝臂152。
依上所述，如圖4至圖6所示，當所述位移放大器1的位移輸入部12接收一外力F(該外力F例如是由下述致動器2所施加)而沿所述直線方向L移動一第一距離時，所述位移輸入部12迫使多個放大機構14旋轉，以使多個放大機構14的施力點142轉動(如：圖5中的兩個施力點142’的位置相較於圖4的兩個施力點142的位置，是相當於沿相反方向轉動)、進而共同驅使所述位移輸出部15沿所述直線方向L移動大於所述第一距離的一第二距離。
其中，當所述位移輸入部12移動第一距離時，每個彈性部13被所述位移輸入部12拉伸所述第一距離，以儲存有傾向使所述位移放大器1回復原位的一彈性力。
進一步地說，如圖4和圖5所示，當所述位移輸入部12迫使多個放大機構14旋轉時，每個外彈性臂1121向外彎折，以使其相對應的旋轉支點141向外移動(如圖5所示，移動後的旋轉支點141’位置)；每個內彈性臂122向外彎折，以使其相對應的受力點143向外移動(如圖5所示，移動後的受力點143’位置)；多個緩衝臂152受力以共同驅使所述觸發塊151沿上述直線方向L移動。
據此，在所述位移輸入部12迫使多個放大機構14旋轉的過程中，所述位移放大器1通過上述多個旋轉支點141的向外移動，以使每個施力點142的移動路徑較趨近於直線(如圖6所示，移動前的施力點142與移動後的施力點142’之間大致為直線移動)，並可以令每個施力點142能產生較大的移動距離(也就是，施力點142的移動距離略大於上述第一距離與所述比值的乘積)。
需額外說明的是，所述位移放大器1的多個彈性部13具體外
形可依據設計需求而加以調整變化，並不受限於圖4所示。舉例來說，所述位移放大器1的多個彈性部13也可以形成如圖7至圖10中任一圖所示的構造。
再者，本實施例位移放大器1的多個彈性部13是以相同或對稱的外形來說明，但本發明不受限於此。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述位移放大器1的多個彈性部13也可以是形成為具有相同或接近彈性係數的構造、但分別於外形上彼此相異。
另，本實施例的位移放大器1是以多個彈性部13來提供傾向使其回復原位的彈性力，但本發明的位移放大器1並不限制必須有彈性部13。舉例來說，在本發明未繪示的其他實施例中，所述位移放大器1也可以省略彈性部13、或是以其他構件取代上述彈性部13。
如圖1至圖3所示，所述致動器2位於內框架11的容置空間S中、且設置於多個彈性部13的內側。其中，所述致動器2成長形且包含有位於相反兩端的一固定端21(如：圖2中的致動器2頂端)與一驅動端22(如：圖2中的致動器2底端)，並且上述固定端21連接於所述內框架11的基部111，而所述驅動端22連接於上述位移輸入部12(的驅動塊121)。
據此，當所述致動器2施力於所述位移放大器1的位移輸入部12時，所述位移輸入部12沿直線方向L移動第一距離、並迫使多個放大機構14旋轉，以使多個放大機構14的施力點142轉動、進而共同驅使所述位移輸出部15沿直線方向L移動所述第二距離。
如圖1至圖3所示，所述外框架3於本實施例中為矩形框架且形成有一穿孔31，用以容置一待觸發件200(如：點膠系統中
的撞針)。其中，所述位移放大器1與致動器2位於所述外框架3內，所述內框架11(的基部111)固定於外框架3，所述位移輸出部15與外框架3之間留有大於所述第二距離的一第三距離，並且所述位移輸出部15(的觸發塊151)面向所述穿孔31。
再者，當所述致動器2施力於所述位移放大器1的位移輸入部12時，所述位移輸出部15(的觸發塊151)沿直線方向L且朝著穿孔31側移動、並頂抵於所述待觸發件200，以使待觸發件200能夠沿著直線方向L移動。
此外，本實施例的致動器2是以壓電致動器(Piezo Actuator)來說明，但在本發明未繪示的其他實施例中，所述致動器2也可以是油壓缸或氣壓缸等其他構件。
如圖11和圖12所示，其為本發明的實施例二，本實施例類似於上述實施例一，所以不再贅述兩個實施例的相同處，而本實施例相較於實施例一的差異主要在於：本實施例的位移放大器1可以是多件式組合，也就是說，所述位移放大器1非為一體成形的構件。其中，上述位移放大器1所採用的多件式組合之間可以是以嵌合、焊接、或螺鎖等方式連接，本發明在此不加以限制。
如圖13所示，其為本發明的實施例三，本實施例類似於上述實施例一或實施例二，所以不再贅述上述實施例的相同處，而本實施例相較於實施例一(或實施例二)的差異主要在於：本實施例的位移放大器1是相對於直線方向L呈120度旋轉對稱，也就是說，上述實施例一描述元件數量所使用的”多個”一詞在本實施例為三個。
綜上所述，本發明實施例所公開的位移放大裝置100及位移放大器1，其能將位移輸入部12所產生的直線位移，通過多個放大機構14來共同驅使位移輸出部15，藉以確保所述位移輸出部15的位移能夠保持直線狀且具有位移放大效果。
進一步地說，在所述位移輸入部12迫使多個放大機構14旋轉的過程中，所述位移放大器1通過上述多個旋轉支點141的向外移動，以使每個施力點142的移動路徑較趨近於直線，進而能夠進一步確保所述位移輸出部15的位移能夠保持直線狀，並可以令每個施力點142能產生較大的移動距離。
再者，所述位移放大器1可以是一體成形的單件式構件，藉以避免所述位移輸出部15的位移量受到組裝而產生的些微公差影響，並且一體成形的位移放大器1還能進一步達到降低生產成本的效果。
以上所述僅為本發明的優選可行實施例，並非用來侷限本發明的保護範圍，凡依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的權利要求書的保護範圍。
Claims (10)
- 一種位移放大裝置，包括：一位移放大器，包含：一內框架，包含有一基部及相連於所述基部的多個支撐部，並且所述基部與多個所述支撐部共同於內側定義有一容置空間；一位移輸入部，大致位於所述容置空間內、並與所述基部相對設置；多個放大機構，各包含有一旋轉支點、一受力點、及一施力點，多個所述放大機構的所述旋轉支點分別連接於多個所述支撐部，並且多個所述放大機構的所述受力點連接於所述位移輸入部；及一位移輸出部，連接於多個所述放大機構的所述施力點；以及一致動器，包含有位於相反兩端的一固定端與一驅動端，所述固定端連接於所述基部，所述驅動端連接於所述位移輸入部；其中，當所述致動器施力於所述位移輸入部時，所述位移輸入部沿一直線方向移動一第一距離、並迫使多個所述放大機構旋轉，以使多個所述放大機構的所述施力點轉動、進而共同驅使所述位移輸出部沿所述直線方向移動大於所述第一距離的一第二距離。
- 如請求項1所述的位移放大裝置，其中，所述位移放大器進一步包含彼此間隔地設置於所述容置空間內的多個彈性部，並且每個所述彈性部的一端連接於所述基部，每個所述彈性部的另一端連接於所述位移輸入部，所述致動器設置於多個所述彈性部的內側。
- 如請求項1所述的位移放大裝置，其中，每個所述支撐部包含有相連於相對應所述旋轉支點的一外彈性臂；當所述位移輸入部迫使多個所述放大機構旋轉時，每個所述外彈性臂向外彎折，以使其相對應的所述旋轉支點向外移動。
- 如請求項1所述的位移放大裝置，其中，所述位移輸入部包含有一驅動塊及相連於所述驅動塊的多個內彈性臂，所述驅動塊連接於所述致動器的所述驅動端，並且多個所述內彈性臂分別連接於多個所述放大機構的所述受力點；當所述位移輸入部迫使多個所述放大機構旋轉時，每個所述內彈性臂向外彎折，以使其相對應的所述受力點向外移動。
- 如請求項1所述的位移放大裝置，其中，所述位移輸出部包含有一觸發塊及相連於所述觸發塊的多個緩衝臂，多個所述緩衝臂分別連接於多個所述放大機構的所述施力點；當所述位移輸入部迫使多個所述放大機構旋轉時，多個所述緩衝臂受力以共同驅使所述觸發塊沿所述直線方向移動。
- 如請求項1所述的位移放大裝置，其中，所述位移放大器相對於所述直線方向大致呈旋轉對稱設置。
- 如請求項1所述的位移放大裝置，其中，所述位移放大裝置進一步包括一外框架，並且所述外框架形成有一穿孔，用以容置一待觸發件；其中，所述位移放大器與所述致動器位於所述外框架內，所述內框架固定於所述外框架，所述位移輸出部與所述外框架之間留有大於所述第二距離的一第三距離，並且所述位移輸出部面向所述穿孔。
- 一種位移放大器，包括：一內框架，包含有一基部及相連於所述基部的多個支撐部，並且所述基部與多個所述支撐部共同於內側定義有一容置空間；一位移輸入部，大致位於所述容置空間內、並與所述基部相對設置；多個放大機構，各包含有一旋轉支點、一受力點、及一施力點，多個所述放大機構的所述旋轉支點分別連接於多個所述支撐部，並且多個所述放大機構的所述受力點連接於所述位移輸入部；以及一位移輸出部，連接於多個所述放大機構的所述施力點；其中，當所述位移輸入部接收一外力而沿一直線方向移動一第一距離時，所述位移輸入部迫使多個所述放大機構旋轉，以使多個所述放大機構的所述施力點轉動、進而共同驅使所述位移輸出部沿所述直線方向移動大於所述第一距離的一第二距離。
- 如請求項8所述的位移放大器，其中，每個所述支撐部包含有相連於相對應所述旋轉支點的一外彈性臂，所述位移輸入部包含有一驅動塊及相連於所述驅動塊的多個內彈性臂，並且多個所述內彈性臂分別連接於多個所述放大機構的所述受力點；當所述位移輸入部迫使多個所述放大機構旋轉時，每個所述外彈性臂向外彎折，以使其相對應的所述旋轉支點向外移動，而每個所述內彈性臂向外彎折，以使其相對應的所述受力點向外移動。
- 如請求項9所述的位移放大器，其中，所述位移放大器進一步限定為一金屬位移放大器，並且其為一體成形的單件式構件；其中，所述位移放大器進一步包含彼此間隔地設置於所述容置空間內的多個彈性部，並且每個所述彈性部的一端連接於所述基部，每個所述彈性部的另一端連接於所述位移輸入部的所述驅動塊；當所述位移輸入部移動所述第一距離時，每個所述彈性部被所述位移輸入部拉伸所述第一距離，以儲存有傾向使所述位移放大器回復原位的一彈性力。
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| CN1590966A (zh) * | 2003-09-02 | 2005-03-09 | 辛洪兵 | 位移放大机构 |
| CN102016328A (zh) * | 2008-04-28 | 2011-04-13 | 国立大学法人东京大学 | 位移变换装置 |
| EP2315054A2 (en) * | 2009-10-23 | 2011-04-27 | Rolls-Royce plc | Displacement Amplifier |
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-
2018
- 2018-05-09 TW TW107115743A patent/TWI662210B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
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