TWI737194B - 氣動式升降裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種氣動式升降裝置，其包括：儲氣桶、套疊管體、空壓機箱及控制箱，當上升裝置時，儲氣槽之高壓氣體透過管路通過第一氣壓電磁閥，從最後一節管體進入套疊管體，此時開啟第二節管體之摩擦組合件，則第一節管體受氣壓推動上升，升至最高後關上第二節管體之摩擦組合件，以此方式依序作動至最後一節管體之摩擦組合件關閉，即可將裝置完全升起，以大幅提升裝備機動性。

Description

氣動式升降裝置

本發明係有關於一種氣動式升降裝置，更詳而言之，尤指一種藉由儲氣桶及電磁閥存放高壓氣體的氣動式升降裝置。

傳統升降裝置的設計，當套疊管體升起後，管體內充滿高壓氣體，需先將儲氣槽及儲氣桶內之空氣洩出，套疊管體才可快速下降，若要再次上升，則需重新打開空壓機儲氣，每次升降時間間隔數分鐘，使裝備機動性不足。

傳統氣壓式升降裝置之構型設計遇到問題為每次升降之儲氣及洩氣時間過長，使裝備機動性不高。

緣是，發明人有鑑於此，秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，針對現有之結構及缺失予以研究改良，提供一種氣動式升降裝置，以期達到更佳實用價值性之目的者。

鑒於上述習知技術之缺點，本發明主要之目的在於提供一種氣動式升降裝置，利用儲氣桶及氣壓電磁閥存放高壓氣體，提供裝置連續升降的效果。

本發明再一目的係提供一種氣動式升降裝置，具備多重緩衝設計，避免裝置下降速度過快，造成裝備或人員損傷的效果。

為達上述目的，本發明係提供一種氣動式升降裝置，其包括：一儲氣桶、一套疊管體、一空壓機箱及一控制箱。一儲氣桶；一套疊管體，係設置於該儲氣桶上，具有複數節管體，各節管體包括一底座及一摩擦組合件，該底座具有一通孔供氣體進出；一空壓機箱，係具有一空壓機、一儲氣槽及一第一氣壓電磁閥，該空壓機與該儲氣槽連接，該空壓機藉由一第一氣管與該儲氣桶連接，該第一氣壓電磁閥藉由一第二氣管與該套疊管體之一最後一節管體連接；以及一控制箱，係具有一空壓機電源開關及一氣壓電磁閥開關，該控制箱藉由一第一電源線與該空壓機箱連接；其中當上升裝置時，該儲氣槽之高壓氣體透過管路通過該第一氣壓電磁閥，從該最後一節管體進入該套疊管體，此時開啟一第二節管體之該摩擦組合件，則一第一節管體受氣壓推動上升，升至最高後關上該第二節管體之該摩擦組合件，以此方式依序作動至該最後一節管體之該摩擦組合件關閉，即可將裝置完全升起。

較佳地，該空壓機箱另具有一調壓閥、一排水裝置、一過濾裝置及一第二氣壓電磁閥，該第一氣壓電磁閥為常閉式、該第二氣壓電磁閥為常開式，其中當上升裝置時， 先打開該空壓機電源開關，則該空壓機開始運作，該空壓機電源開關開啟後一段時間內，該空壓機打入的空氣會由該排水裝置排出，該排水裝置會於該空壓機電源開關開啟一段時間後關閉，此時該空壓機、儲氣槽及該儲氣桶內壓力會漸漸上升，並達到設定之氣壓值。

較佳地，進一步打開該氣壓電磁閥開關，則該第一氣壓電磁閥開啟、該第二氣壓電磁閥關閉，該儲氣槽內高壓氣體透過管路先通過該調壓閥調降氣壓，再通過該過濾裝置排除空氣中雜質，最後通過該第一氣壓電磁閥，從該最後一節管體之該底座之該通孔進入該套疊管體，此時該最後一節管體之一橡膠片受氣壓蓋住一排水孔，使氣體不會外洩，維持該套疊管體內之氣壓。

較佳地，於下降裝置時，則先關閉該控制箱之該氣壓電磁閥開關，此時該第一氣壓電磁閥關閉、該第二氣壓電磁閥開啟，該套疊管體內之高壓氣體會通過該第二氣壓電磁閥排出，再依序解開該最後一節管體至該第二節管體之該摩擦組合件，即可下降裝置。

較佳地，在短時間內需再次升起裝置時，則打開氣壓電磁閥開關，該第一氣壓電磁閥開啟、該第二氣壓電磁閥關閉，該儲氣槽內高壓氣體透過管路先通過該調壓閥調降氣壓，再通過該過濾裝置排除空氣中雜質，最後通過該第一氣壓電磁閥，從該最後一節管體之該底座之該通孔進入該套 疊管體。

較佳地，該複數節管體之該通孔的孔徑遠小於該複數節管體之管徑。

較佳地，當裝置下降時，該套疊管體內氣壓升高，使該橡膠片受壓蓋住該最後一節管體之該排水孔。

較佳地，第二氣壓電磁閥之排氣軟管管徑很小。

較佳地，套疊管體材料使用7075-T7351鋁合金，以抽拉加工成形，使該複數節管體達到高圓柱度、同心度及真圓度。

以上之概述與接下來的詳細說明及附圖，皆是為了能進一步說明本發明達到預定目的所採取的方式、手段及功效。而有關本發明的其他目的及優點，將在後續的說明及圖式中加以闡述。

100:套疊管體

110-160:管體

121:鋁管

122:底座

123:氣封

124:O環

125:頂撐

126:間隔板

127:摩擦組合件

162:底座

162-2:通孔

162-1:排水孔

168:橡膠片

200:儲氣桶

201:洩氣閥

300:空壓機箱

301:空壓機

3011:儲氣槽

302:風扇

303:無熔絲開關

304:漏電斷路器

305:調壓閥

306:排水裝置

307:過濾裝置

308、309:氣壓電磁閥

310311:氣管

312、313:電源線

314:管路

315:軟管

400:控制箱

401:空壓機電源開關

402:氣壓電磁閥開關

403:控制箱指示燈

第1圖係為本發明氣動式升降裝置之示意圖。

第2圖係為本發明氣動式升降裝置之空壓機箱示意圖。

第3圖係為本發明氣動式升降裝置之方塊圖。

第4圖係為本發明氣動式升降裝置之控制箱示意圖。

第5圖係為本發明氣動式升降裝置之儲氣桶及套疊管體示意圖。

第6圖係為本發明氣動式升降裝置之第二節管體示意圖。

第7圖係為本發明氣動式升降裝置之套疊管體之最後一節管體示意圖。

第8圖係為本發明氣動式升降裝置之套疊管體之分析模擬圖。

第9圖係為本發明氣動式升降裝置之套疊管體之分析模擬圖。

以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容瞭解本發明之其他優點與功效。

請參閱第1圖至第7圖，第1圖係為本發明氣動式升降裝置之示意圖；第2圖係為本發明氣動式升降裝置之空壓機箱示意圖；第3圖係為本發明氣動式升降裝置之方塊圖；第4圖係為本發明氣動式升降裝置之控制箱示意圖；第5圖係為本發明氣動式升降裝置之儲氣桶及套疊管體示意圖；第6圖係為本發明氣動式升降裝置之第二節管體示意圖；第7圖係為本發明氣動式升降裝置之套疊管體之最後一節管體示意圖。如圖所示，一種氣動式升降裝置，其包括：儲氣桶200、套疊管 體100、空壓機箱300及控制箱400。本發明之儲氣桶200可承受150PSI以上之壓力，中間有一空心管供套疊管體100安裝固定，底部有一洩氣閥201；套疊管體100具有複數節管體110~160，在本實施例中，共有六節管體110~160，各節管體110~160皆包括鋁管、底座、氣封、O環、頂撐、間隔板及摩擦組合件，而底座具有通孔供氣體進出，以第二節管體120為例，如第6圖所示，本發明氣動式升降裝置之第二節管體120包括鋁管121、底座122、氣封123、O環124、頂撐125、間隔板126及摩擦組合件127，而最後一節管體160，在本實施方式為第六節管體160，如第7圖所示底座162含通孔162-2、排水孔162-1及橡膠片168。

請參閱第2圖、第3圖，空壓機箱300側邊有四條外接線束，分別為第一氣管310、第二氣管311及第一電源線312、第二電源線313，第一氣管310連接空壓機301及儲氣桶200，第二氣管311連接套疊管體100及第一氣壓電磁閥308、第二氣壓電磁閥309，第一電源線312、第二電源線313分別連接控制箱400及供電系統(如發電機、市電等)。

請參閱第3圖，空壓機箱300內具有空壓機301、儲氣槽3011、第一氣壓電磁閥308、風扇302、無熔絲開關303、漏電斷路器304、調壓閥305、排水裝置306、過濾裝置307及第二氣壓電磁閥309，第一氣壓電磁閥308為常閉式、第二氣壓電磁閥309為常開式，空壓機301與儲氣槽3011連接，空壓 機301藉由第一氣管310與儲氣桶200連接，第一氣壓電磁閥308、第二氣壓電磁閥309藉由第二氣管311與套疊管體100之最後一節管體160(在本實施方式為第六節管體160)連接。

請參閱第4圖，控制箱400含二開關，分別為空壓機電源開關401及氣壓電磁閥開關402，控制箱400藉由第一電源線312與空壓機箱300連接。

在本實施方式中，當需上升裝置時，確認供電系統供電正常，控制箱400指示燈403亮起後，先打開空壓機電源開關401，則空壓機301開始運作，空壓機電源開關401開啟後一段時間(在本實施方式為50秒)內，空壓機301打入的空氣會由排水裝置306排出，而排水裝置306會於空壓機電源開關401開啟一段時間後(在本實施方式為50秒)關閉，此時空壓機301、儲氣槽3011及儲氣桶200內壓力會漸漸上升，並達到設定之氣壓值(在本實施方式為於3分鐘內達到設定之60PSI)。

接著打開氣壓電磁閥開關402，則第一氣壓電磁閥308開啟、第二氣壓電磁閥309關閉，儲氣槽3011內高壓氣體透過管路314先通過調壓閥305將氣壓降為設定之20PSI，再通過過濾裝置307排除空氣中雜質，最後通過第一氣壓電磁閥308，從最後一節管體160之底座162之通孔162-2進入套疊管體100，此時最後一節管體160之橡膠片168受氣壓蓋住排水孔162-1，使氣體不會外洩，維持套疊管體100內20PSI氣壓，此時開啟第二節管體120之摩擦組合件127，則第一節管體110受 氣壓推動上升，升至最高後關上第二節管體120之摩擦組合件127，以此方式依序開啟、關閉第三節管體130、第四節管體140、第五節管體150之摩擦組合件至最後一節管體160(在本實施方式為第六節管體160)之摩擦組合件關閉，即可將裝置完全升起，也可因應狀況需求，任意調整伸出節數與長度，升起後關閉控制箱400之空壓機電源開關401。

在本實施方式中，上升後需下降裝置時，則先關閉控制箱400之氣壓電磁閥開關402，此時第一氣壓電磁閥308關閉、第二氣壓電磁閥309開啟，套疊管體100內20PSI高壓氣體會通過第二氣壓電磁閥309排出，再依序解開最後一節管體160(在本實施方式為第六節管體160)至第二節管體120之摩擦組合件127，即可下降裝置。

在本實施方式中，若在短時間內需再次升起裝置時，因為此時儲氣桶200、儲氣槽3011內仍有足夠之高壓氣體，無需重新打開空壓機301儲氣，僅須打開氣壓電磁閥開關402，第一氣壓電磁閥308開啟、第二氣壓電磁閥309關閉，此時儲氣槽3011內高壓氣體透過管路314先通過調壓閥305將氣壓降為設定之20PSI，再通過過濾裝置307排除空氣中雜質，最後通過第一氣壓電磁閥308，從最後一節管體160之底座162之通孔162-2進入套疊管體100，使裝置上升。如不繼續使用則打開儲氣桶200洩氣閥201將高壓氣體排出，並關閉供電系統。

本發明為了避免裝置下降速度過快，導致裝備衝 擊損壞或夾手等的狀況發生，包含了多重緩衝設計，當裝置下降時，管內剩餘的空氣會受擠壓，沿著各節管底的通孔、氣管310、311、並從第二氣壓電磁閥309排出，首先複數節管體110~160之通孔的孔徑遠小於複數節管體110~160之管徑，在本實施方式中，複數節管體110~160之通孔的孔徑直徑與複數節管體110~160之管徑直徑比約36：1至24：1；其次最後一節管體160底部設置有橡膠片168，當裝置下降時，套疊管體100內氣壓升高，使最後一節管體160(第六節管體160)之橡膠片168受壓蓋住第六節管體160之排水孔162-1，大幅降低空氣排出速度；最後，第二氣壓電磁閥309之排氣軟管315管徑很小，在本實施方式中，排氣軟管315直徑為5mm，這些設計皆有減緩空氣排出之效果。下降完成後將各節摩擦組合件關上，避免下次升起時各節管體110~160同時受高壓氣體推動衝出。

在本實施方式中，套疊管體100材料使用7075-T7351鋁合金，以抽拉加工成形，使複數節管體110~160達到高圓柱度、同心度及真圓度。

在本實施方式中，利用空壓機301將高壓氣體導入套疊管體100內，使套疊管體上升，洩除管體內氣體即可使裝置下降。因裝置作動時套疊管體100內充滿高壓氣，水氣易凝結，故設計排水孔162-1排除各節管體110-160內凝結的水氣，此排水孔162-1在管體110-160充氣時由橡膠片168受管內氣壓蓋住，使氣體不會洩出。

在本實施方式中，氣動式升降裝置構型設計之負載重量與抗風強度分析結果如表1所示，當桿體在完全升高、天線線束重量5公斤、環境風速為40節時，其頂傾角為0.57度，存活安全裕度為1.797(見第8圖)；而在桿體同樣完全升高、天線線束亦為5公斤狀態下，環境風速提高至60節時，頂傾角增為1.26度，存活安全裕度降至0.252，桿體依然存活(見第9圖)。本發明之氣動式升降裝置透過氣壓或手動方式升降裝置至任意高度，最高可升至6米。

本發明提出之氣動式升降裝置構型亦可於無供電情況下升降，此狀況下只須操作套疊管體100，開啟各節摩擦組合件，依序將各節管體110~160拉起再關上摩擦組合件，即可升起裝置。因第二氣壓電磁閥309為常開式，於無供電狀況下降裝置亦有緩衝之效果。

綜上所述，本發明於空壓機301及套疊管體100間加裝二個氣壓電磁閥308、309，以開關控制，第一氣壓電磁閥308設於套疊管體100與空壓機301間之管路314上，可控制氣體通過，為常閉式；第二氣壓電磁閥309為常開式，設於一排氣用之外接軟管315上。當儲氣桶200充飽氣後，打開開關 則第一氣壓電磁閥308開啟、第二氣壓電磁閥309關閉，空氣由儲氣桶200送入套疊管體100使其升起，如需下降裝置則關閉開關，此時第一氣壓電磁閥308關閉、第二氣壓電磁閥309開啟，管內氣體通過第二氣壓電磁閥309排出，裝置即可快速下降。加裝此二個氣壓電磁閥308、309後不需將儲氣槽3011、儲氣桶200內氣體洩光即可下降裝置，且下降後如需馬上升起，只要再次打開開關，此時儲氣槽3011、儲氣桶200內仍有足夠壓力之氣體供管體升起，空壓機301不需重新儲氣，大幅提升裝備機動性。另外，本發明所提出之氣動式升降裝置構型亦可於無供電情況下升降，僅需開啟各節摩擦組合件，依序將各節管體110~160拉起再關上摩擦組合件，即可升起裝置至任意高度，最高可升至6米。再者，本發明具備多重緩衝設計，避免裝置下降速度過快，造成裝備或人員損傷之效果。

本發明除可應用於發射車之桅桿系統上，將天線架設於本案氣動式升降裝置，可克服地表雜波來提高作用距離，可應用在飛機、飛彈、無人機等訊號傳輸與控制。

上述之實施例僅為例示性說明本發明之特點及其功效，而非用於限制本發明之實質技術內容的範圍。任何熟習此技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

100:套疊管體

200:儲氣桶

300:空壓機箱

400:控制箱

Claims (9)

1. 一種氣動式升降裝置，其包括：

   一儲氣桶；

   一套疊管體，係設置於該儲氣桶上，具有複數節管體，各節管體包括一底座及一摩擦組合件，該底座具有一通孔供氣體進出；

   一空壓機箱，係具有一空壓機、一儲氣槽及一第一氣壓電磁閥，該空壓機與該儲氣槽連接，該空壓機藉由一第一氣管與該儲氣桶連接，該第一氣壓電磁閥藉由一第二氣管與該套疊管體之一最後一節管體連接；以及

   一控制箱，係具有一空壓機電源開關及一氣壓電磁閥開關，該控制箱藉由一第一電源線與該空壓機箱連接；

   其中當上升裝置時，該儲氣槽之高壓氣體透過管路通過該第一氣壓電磁閥，從該最後一節管體進入該套疊管體，此時開啟一第二節管體之該摩擦組合件，則一第一節管體受氣壓推動上升，升至最高後關上該第二節管體之該摩擦組合件，以此方式依序作動至該最後一節管體之該摩擦組合件關閉，即可將裝置完全升起。
2. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式升降裝置，其中該空壓機箱另具有一調壓閥、一排水裝置、一過濾裝置及一第二氣壓電磁閥，該第一氣壓電磁閥為常閉式、該第二氣壓電磁閥為常開式，其中當上升裝置時，先打開該空壓機電 源開關，則該空壓機開始運作，該空壓機電源開關開啟後一段時間內，該空壓機打入的空氣會由該排水裝置排出，該排水裝置會於該空壓機電源開關開啟一段時間後關閉，此時該空壓機、該儲氣槽及該儲氣桶內壓力會漸漸上升，並達到設定之氣壓值。
3. 如申請專利範圍第2項所述之氣動式升降裝置，進一步打開該氣壓電磁閥開關，則該第一氣壓電磁閥開啟、該第二氣壓電磁閥關閉，該儲氣槽內高壓氣體透過管路先通過該調壓閥調降氣壓，再通過該過濾裝置排除空氣中雜質，最後通過該第一氣壓電磁閥，從該最後一節管體之該底座之該通孔進入該套疊管體，此時該最後一節管體之一橡膠片受氣壓蓋住一排水孔，使氣體不會外洩，維持該套疊管體內之氣壓。
4. 如申請專利範圍第3項所述之氣動式升降裝置，其中於下降裝置時，則先關閉該控制箱之該氣壓電磁閥開關，此時該第一氣壓電磁閥關閉、該第二氣壓電磁閥開啟，該套疊管體內之高壓氣體會通過該第二氣壓電磁閥排出，再依序解開該最後一節管體至該第二節管體之該摩擦組合件，即可下降裝置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之氣動式升降裝置，其中在短時間內需再次升起裝置時，則打開氣壓電磁閥開關，該第一氣壓電磁閥開啟、該第二氣壓電磁閥關閉，該儲氣槽內 高壓氣體透過管路先通過該調壓閥調降氣壓，再通過該過濾裝置排除空氣中雜質，最後通過該第一氣壓電磁閥，從該最後一節管體之該底座之該通孔進入該套疊管體。
6. 如申請專利範圍第4項所述之氣動式升降裝置，其中該複數節管體之該通孔的孔徑與該複數節管體之管徑直徑比約36：1至24：1。
7. 如申請專利範圍第4項所述之氣動式升降裝置，其中當裝置下降時，該套疊管體內氣壓升高，使該橡膠片受壓蓋住該最後一節管體之該排水孔。
8. 如申請專利範圍第4項所述之氣動式升降裝置，其中該第二氣壓電磁閥之排氣軟管直徑為5mm。
9. 如申請專利範圍第1項所述之氣動式升降裝置，其中該套疊管體材料使用7075-T7351鋁合金，以抽拉加工成形，使該複數節管體達到高圓柱度、同心度及真圓度。

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